Apa yang akan terjadi jika kamera menggunakan warna primer yang sama sekali berbeda?

Jadi, seperti yang diketahui banyak orang, manusia memiliki tiga sel kerucut, memungkinkan kita untuk melihat tiga warna "primer" yang berbeda, yang dapat bergabung membentuk seluruh spektrum yang dapat kita lihat. Sementara itu, banyak hewan lain memiliki empat atau lebih sel kerucut, memungkinkan mereka untuk melihat spektrum yang lebih luas, atau lebih jelas.

Sekarang, kamera digital biasanya merekam cahaya menggunakan array "piksel" fotosensitif. Pixel umumnya disusun dalam kelompok empat, dengan dua khusus (menggunakan bahan penyaringan) untuk hijau, satu untuk merah, dan satu untuk biru. Intensitas terdeteksi oleh setiap piksel dan kemudian dikonversi ke file RGB menggunakan beberapa algoritma. Intensitas yang direkam oleh setiap piksel khusus dapat dipetakan ke spektrum rona di bawah ini.

Inilah yang umumnya kita inginkan, karena gambar yang dihasilkan masuk akal bagi mata kita dan cukup untuk merekam adegan untuk sebagian besar maksud dan tujuan. Tetapi mengapa kita harus membatasi kamera untuk menangkap dan merekam cahaya seperti yang dilihat manusia?

Katakanlah kita mengubah filter pada "piksel" fotosensitif untuk secara optimal mengenali panjang gelombang yang berbeda, terutama yang tidak biasa kita lihat, atau yang lebih dekat bersama dalam rentang warna khusus yang akan memberikan lebih banyak detail. Dari sana, kita bisa meregangkan spektrum rona, dengan 0/360 menjadi warna pertama, 120 menjadi warna kedua, dan 240 menjadi warna akhir.

Saya sangat penasaran untuk melihat apa hasil dari ini, jika misalnya kita memilih panjang gelombang 800 nm, 400 nm, dan 200 nm untuk melihat sedikit lebih dalam inframerah dan ultraviolet. Atau, jika kita memiliki kolase dari sesuatu yang tampak biru, kita dapat memilih panjang gelombang 450 nm, 475 nm, dan 500 nm untuk membedakan warna yang serupa dengan lebih mudah. Kemungkinan lain adalah mendeteksi empat panjang gelombang yang berbeda dan memetakannya ke spektrum rona. Ini akan memungkinkan untuk sesuatu seperti fotografi "tetrachromatic".

Berikut ini adalah maket dari apa yang mungkin diharapkan seseorang (diubah untuk mencerminkan pertanyaan dengan lebih baik):

Inilah beberapa hal yang harus dijawab:

Apakah ini sudah dilakukan? Jika tidak, mengapa tidak? (Saya pernah melihat fotografi ultraviolet dan inframerah sebelumnya, tetapi biasanya hitam / putih atau hitam / magenta. Mengapa menggunakan satu dimensi dan mengapa tidak meregangkan spektrum?)

Apa yang ada dalam hal teknologi konsumen untuk mengambil gambar dengan cara ini?

Apakah ada batasan dalam teknologi untuk panjang gelombang apa yang dapat ditangkap?

Fotografi warna memang didasarkan pada teori tri-warna. Dunia melihat gambar warna pertama pada tahun 1861 yang dibuat menggunakan filter merah, hijau, dan biru oleh James Clark Maxwell. Fotografi warna hari ini didasarkan pada metodenya. Pada tahun 1891, Gabriel Lippmann mendemonstrasikan gambar penuh warna menggunakan satu lembar film hitam putih, tanpa filter, tanpa pewarna atau pigmen berwarna. Proses ini jatuh di pinggir jalan karena gambar yang indah tidak dapat disalin atau digandakan. Pada tahun 1950-an Dr. Edwin Land dari Polaroid Corporation menunjukkan bahwa ia dapat membuat gambar warna yang indah hanya dengan menggunakan dua warna (579 & 599 nanometer). Ini juga jatuh di pinggir jalan.

Insinyur pencitraan, dulu ingin gambar menggunakan bagian non-visual dari spektrum. Dengan cepat ditemukan bahwa pelat dan film foto biasa hanya merekam perekaman violet dan cahaya biru serta ultraviolet (4 nanometer hingga 380 nanometer). Mereka menemukan bahwa film merekam sinar-X dan inframerah.

Bagian spektrum apa yang bisa dicitrakan? Gambar astronom melalui frekuensi radio Weathermen dan industri penerbangan, gambar melalui radar. Mikroskop optik dibatasi sekitar 1000X, namun mikroskop elektron menggambarkan molekul dan atom.

Kami menggambarkan tubuh manusia menggunakan gelombang suara (ultrasound). Kami mencitrakan tubuh manusia menggunakan gelombang radio (magnetic resonance imaging, MRI).

Ada banyak cara lain untuk gambar. Pada awalnya gambar yang dibuat menggunakan bagian spektrum non-visual hanya disajikan dalam warna hitam & putih. Bagaimanapun, kita tidak dapat melihat melalui radiasi ini, sehingga gambar grafik apa pun yang kami sajikan akan menjadi presentasi yang salah.

Sekarang para dokter yang melihat sinar-X mencari perubahan halus dalam warna abu-abu. Dengan logika komputer kita dapat mengubah nada hitam putih menjadi warna palsu untuk membedakan lebih baik. Dengan demikian sinar-X dan sonogram modern ditampilkan dengan warna yang salah. Disiplin pencitraan lain dari ilmu pengetahuan mengikuti. Gambar warna palsu yang dibuat dari bagian spektrum non-visual adalah rutin.

Apakah ini sudah dilakukan?

Tentu. Teleskop Luar Angkasa Hubble merasakan spektrum IR dekat, terlihat, dan dekat. Gambar apa pun yang Anda lihat dari Hubble yang berisi informasi di luar spektrum yang terlihat adalah gambar berwarna palsu .

Demikian pula, gambar dari Chandra, yang mengamati spektrum sinar-X, hanya dapat divisualisasikan dengan memetakan "nada-nada" -nya ke spektrum cahaya tampak.

Dalam domain non-astronomi, pemindai gelombang milimeter di bandara memetakan, well, sinyal jarak milimeter, ke dalam domain visual.

Apa yang ada dalam hal teknologi konsumen untuk mengambil gambar dengan cara ini?

Kamera FLIR, misalnya.

Apakah ada batasan dalam teknologi untuk panjang gelombang apa yang dapat ditangkap?

Pertanyaan itu terlalu luas ( selalu ada batasan dalam teknologi).

Beberapa kamera fotografi yang umum digunakan sebenarnya merekam di luar spektrum yang terlihat, jadi ada beberapa pengalaman dengan itu. Leica M8 terkenal karena merekam IR. Kisaran yang diperluas berdampak buruk pada akurasi warna dan Leica harus memberi pelanggan IR / filter cut untuk lensa mereka untuk mengatasinya.

Memperluas ke UV sulit karena kaca di lensa menghalangi UV.

Efek menangkap spektrum yang lebih luas sekaligus - setidaknya seperti yang terlihat dengan Leica atau kamera yang dimodifikasi - tidak terlalu menyenangkan, menarik atau bermanfaat. Bahkan jika Anda berhasil memproses data dengan cara yang menarik, Anda akan mendapatkan satu trik ponny.

Ada perusahaan yang akan menghapus filter dari sensor, jika Anda tertarik. Anda dapat menggunakan filter warna dengan spektrum berbeda di atas lensa Anda, membuat tiga eksposur dengan filter berbeda dan menyatukannya dalam perangkat lunak.

Intensitas yang direkam oleh setiap piksel khusus dapat dipetakan ke spektrum rona di bawah ini.

Matriks Bayer tidak memetakan ke warna apa pun. Gambar diinterpolasi untuk menghasilkan gambar penuh-warna-per-piksel, di mana setiap piksel memiliki komponen R, G, dan B. Komponen RGB ini dapat dipetakan ke ruang warna, seperti sRGB atau adobeRGB, tetapi mode RGB tidak secara inheren memiliki ruang warna.

Katakanlah kita mengubah filter pada "piksel" fotosensitif untuk secara optimal mengenali panjang gelombang yang berbeda, terutama yang tidak biasa kita lihat, atau yang lebih dekat bersama dalam rentang warna khusus yang akan memberikan lebih banyak detail.

Pertanyaannya adalah apa yang merupakan detail. Jika tujuannya adalah untuk melakukan spektroskopi, seseorang seharusnya tidak menggunakan kamera biasa tetapi sebagai spektrometer atau spektrofotometer.

Setiap filter yang ditambahkan mengurangi efisiensi keseluruhan sensor. Kamera RGB memiliki efisiensi bersih sekitar 20 ~ 25% dari pita yang terlihat. Sebuah kamera UV-VIS-IR menggunakan 5 filter akan memiliki efisiensi mendekati 10% lebih dari band itu, dan band UV dan IR memiliki lebih sedikit cahaya di dalamnya untuk memulai, sehingga mereka akan membutuhkan lebih banyak keuntungan dan lebih ribut.

Apakah ini sudah dilakukan? Jika tidak, mengapa tidak?

Ya, mereka disebut spektrofotometer. Bahkan, sesuatu yang sangat mirip dengan apa yang Anda bicarakan sudah selesai. MastCAM pada curiosity rover menggunakan array bayer khusus yang meredupkan cahaya IR yang signifikan ditambah dengan roda filter 8. Kamera kemudian dapat melakukan pencitraan narrowband resolusi penuh dalam gelombang pendek IR pada 6 panjang gelombang yang berbeda.

Apakah ini dilakukan secara umum, tidak. Di luar pertanyaan ilmiah, jenis pengaturan ini membuat kamera yang sangat besar dengan skema metadata yang lebih kompleks diperlukan. Ini adalah dua hal yang merupakan kutukan dari produk konsumen.

Perhatikan bahwa Anda dapat menggunakan setiap 3 pendahuluan dalam spektrum terlihat dan Anda akan menghasilkan gambar yang akurat (dalam batas-batas perekaman dan tampilan perangkat Anda) asalkan alat perekam dan perangkat layar menggunakan pendahuluan yang sama. Misalnya, sebagian besar kamera yang dirilis selama 10 tahun terakhir memiliki sensor yang menangkap warna yang sesuai dengan ruang warna sRGB. Dan sebagian besar monitor ditampilkan di ruang warna sRGB (atau sesuatu yang dekat dengannya).

Kamera yang lebih baru (saat ini high-end, tetapi tidak diragukan lagi kamera konsumen) dapat menangkap dalam ruang warna yang lebih luas yang disebut DCI-P3. Ini masih dianggap sebagai ruang warna "RGB" karena primer yang ditangkap adalah apa yang kita sebut subyektif "Merah," "Hijau," dan "Biru," meskipun mereka berbeda dari primer sRGB. Beberapa layar LCD di komputer dan ponsel terbaru sekarang juga dapat ditampilkan di ruang warna DCI-P3. Perangkat ini menangkap dan menampilkan jangkauan warna yang jauh lebih luas.

Jika Anda ingin melihat bagaimana rasanya menangkap dengan satu set primer dan menampilkan dalam set lain, Anda dapat menggunakan filter penyesuaian rona di editor gambar favorit Anda. Memutar rona akan menunjukkan padanan dengan menangkap dengan satu set primer dan menampilkan dengan yang lain.

Apakah ada batasan dalam teknologi untuk panjang gelombang apa yang dapat ditangkap?

Ada:

• Fotografi inframerah dekat (night vision),
• Fotografi inframerah pertengahan (Thermal Thermal) http://www.ipac.caltech.edu/outreach/Edu/Regions/irregions.html
• Sinar-X (tidak hanya untuk melihat tulang dengan sinar trhu yang dilewatkan, tetapi beberapa sangat sensitif sehingga Anda dapat melihat yang dipantulkan) https://en.wikipedia.org/wiki/Backscatter_X-ray ,
• Teleskop radio dan teleskop gelombang mikro.
• Teleskop sinar gamma.
• Kamera UV, dll.

Jadi pada dasarnya semua spektrum telah dieksplorasi.

Tetapi semua ini memiliki sistem yang berbeda. Beberapa hal yang perlu dipertimbangkan adalah hubungan antara panjang gelombang dan materi, suasana dan lebih spesifiknya sensor.

Lihatlah mengapa kita melihat "cahaya tampak" Jika panjang gelombang khususnya tidak melewati atmosfer atas, tidak akan ada sumber cahaya, alias sinar matahari: https://en.wikipedia.org/wiki/File:Atmospheric_electromagnetic_opacity.svg cahaya lain yang lewat adalah radio tetapi terlalu panjang yang melewati tubuh kita.

Perbedaan dalam panjang gelombang bersifat eksponensial, jadi ya, ada beberapa masalah teknologi yang terkait dengan gelombang elektromagnetik yang dapat ditangkap oleh sesuatu, dengan mata atau instrumen kita.

Apa yang ada dalam hal teknologi konsumen untuk mengambil gambar dengan cara ini?

Inframerah

Sebuah pertanyaan sederhana adalah Anda dapat memiliki film inframerah dekat dan filter untuk Anda bereksperimen, dan Anda dapat menyesuaikan dlsr Anda: /photo//search?q=infrared

Ada beberapa kamera dan lensa night vision.

Anda dapat membeli kamera termal inframerah jauh tetapi ini bukan produk "konsumen" karena harganya mahal.

UV Saya ragu itu legal untuk menyalakan cahaya yang lebih enrgetik pada orang. Ingat beberapa eksposur panjang agar sinar UV dapat terbakar, pertama-tama retina Anda. jadi Anda perlu lingkungan cahaya rendah untuk menggunakan UV daya rendah. "Blacklight" gambar adalah refleksi yang diinduksi UV jadi ya, Anda juga bisa melakukannya. https://en.wikipedia.org/wiki/Ultraviolet_photography

Saya pernah melihat fotografi ultraviolet dan inframerah, tetapi biasanya hitam / putih atau hitam

Jika Anda tidak bisa melihatnya, itu adalah interpretasi . Googles penglihatan malam berwarna hijau normal karena mata kita lebih sensitif terhadap hijau, dan ketika seorang prajurit melepas lensa, matanya lebih mudah beradaptasi dengan kegelapan. Jika Anda memiliki penglihatan hitam putih, waktu bagi mata untuk beradaptasi dengan kegelapan akan jauh lebih lama.

Mengapa menggunakan satu dimensi?

"Imensionalitas 3D" dari warna "primer" hanya karena cara otak kita mempersepsikan cahaya. Magenta tidak ada di dalam espectrum yang terlihat, ia tidak memiliki panjang gelombang yang terkait dengannya. Otak kita menafsirkannya sebagai magenta.

Pada kenyataannya, spektrum panjang gelombang elektromagnetik adalah unidimensional. Ini bimensional jika kita menggunakan intensitas sebagai dimensi kedua untuk menghasilkan gambar.

Mengapa tidak meregangkan spektrum?

Kita harus menggunakan spektrum. Atau kita melihatnya atau tidak. Gambar hitam dan putih sebenarnya adalah kompresi ulang dari panjang gelombang yang tidak kita lihat dalam spektrum terbatas yang kita lihat.

Tentu saja Anda bisa membuat mesin digital Xray untuk menampilkan warna magenta, saya punya monitor CTR tua yang melakukannya sendiri. Tetapi ini lebih merupakan aspek psikologis daripada aspek teknis.

Tetapi dalam beberapa bidang seperti citra termal, spektrum warna digunakan untuk mendeteksi perbedaan suhu, sehingga saat ini dilakukan.

Mengenai mengapa tidak tweeking spektrum cahaya yang terlihat atau tidak, saya pikir itu benar-benar interpretasi artistik, sehingga Anda dapat melakukan apapun yang Anda inginkan.

Tapi

Tetapi di sisi lain akan menarik untuk memiliki simulator Tetrachromacy dari beberapa orang yang memilikinya, mirip dengan bagaimana kita memiliki simulator buta warna seperti ini: http://www.color-blindness.com/coblis-color-blindness- simulator /

Saya membaca buku yang sangat menarik berjudul "Visi dan Seni, Biologi Melihat" oleh Margaret Livingstone. Saya belum selesai dengan itu, tetapi bab-bab yang telah saya baca sejauh ini berbicara tentang bagaimana mata memandang warna, bagaimana warna dicampur (baik cahaya dan pigmen) dan apa batasannya dan mengapa. Mungkin membantu menjawab beberapa pertanyaan Anda tentang cara mata bekerja, dan berapa batasan kemampuan foto.