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從軍用偵查神器到攝影,紅外攝影真有那麼「黑科技」嗎?

新浪科技 2020-05-22 12:51

原標題:從軍用偵查神器到攝影,紅外攝影真有那麼「黑科技」嗎?

原創 SME SME科技故事

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來源 Photographylift/Techno

作者 Bob Vishneshi/Sumukh Rao

翻譯整合 SME科技故事

從攝影藝術的角度來說,紅外攝影提供了一個探索新世界的機會——一個看不見的新世界。為什麼說它是「看不見」的呢?因為紅外光位於人眼的可見光譜之外,除非藉助特定的器材,沒有人能夠直接靠肉眼「看到」它。

當攝影師使用紅外膠捲或照相機拍攝照片時,他們將見到一個令人稱奇的全新世界。顏色、紋理、樹葉和植物,人體皮膚以及很多日常生活中的物體都可以以獨特而有趣的方式反射紅外線,呈現出用Photoshop等工具也無法模仿出來的神奇景象。

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紅外攝影作品:巴博斯維爾葡萄園 圖源:Photographylift

關於紅外攝影的首次嘗試始於20世紀初期,在第一次世界大戰期間,紅外攝影被證明是非常有軍事價值的。因為使用紅外光譜的圖像受大氣煙霧的影響較小,加之紅外圖像還能顯示植被和建築物之間的明顯區別,從而更利於識別潛在的敵方目標,例如偽裝的彈藥工廠或堡壘。

1930到1940年代,好萊塢的電影製片人及業餘攝影師開始注意到紅外攝影的藝術應用。與此同時,二戰期間軍方也擴大了對紅外照相技術的使用。到1960年代,在流行文化領域紅外攝影已經幾乎家喻戶曉了,各種先鋒音樂的專輯封面都樂於使用這一新潮元素。

隨著1990年代後期數碼相機的出現,常規攝影和紅外攝影都發生了巨大的變化。而在和平時期,紅外攝影的軍方運用更多地出現在一些刑事偵查中,用於尋找無法通過正常視力識別出的法醫證據等等。

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在美術攝影方面,紅外攝影不僅在拍攝景色時能呈現出非常超現實的戲劇性色彩效果,對於婚禮或者肖像攝影師來說也是非常有用的工具。反射的紅外光不僅能讓植被顯示為結冰般的白色,也可以讓皮膚呈現出具有光滑質感的乳白色。

正如下面這張人物肖像攝影作品所顯示的,紅外線就具有「撫平皮膚」的效果。

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圖源:Photographylift

從上面這張照片我們還可以發現一個更令人驚嘆的現象:事實上照片中的模特戴著一幅墨色的太陽鏡,但是由於紅外光可以輕鬆地穿過鏡片,因此在紅外攝影的條件下肉眼看不到的模特眼睛也顯露了出來。

這就是伴隨著紅外攝影普及過程中頻繁引起爭議與警惕的一個問題了:紅外攝影可以透視拍攝對象嗎?

想要了解紅外攝影的「透視」細節,我們必須先從光的性質談起。光是一種輻射形式,會以不同的波長和頻率出現。可見光、紅外線、紫外線和X射線都是光形式的一些示例。顧名思義,可見光就是肉眼可見的光的形式。

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各種光的波長

另一方面,紅外線(IR)、紫外線(UV)和X射線對於肉眼則是不可見的,因為它們處於人眼無法感知的不同頻譜中。如果我們想看到這些光,就需要一種對這些光的相應波長敏感的特殊感測器。例如,X射線機中的感測器就可以捕獲波長範圍為0.01nm到10nm的光,因此它可以通過X射線「看到」人體內部。

同理,始於20世紀初期的紅外相機,也有一個能捕獲紅外光的感測器。到了現代,智能手機的相機也都足夠靈敏以至於它們都具有了捕獲紅外光的能力。我們可以通過一個簡單的測試驗證:將相機對準電視遙控器的紅外發射器並按遙控器上的按鈕,你將在相機的取景器上看到紅外LED發光。

但是,手機相機對於物體吸收的紅外線的靈敏度還不夠高。

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電視遙控發送紅外信號的位置使用的一般就是易透紅外光的塑料材質

圖源: Andrew Martonik / Android Central

我們都知道,人類能看到物體是由於可見光照射在物體上,被吸收及反射后的現象。假設這樣一個場景,我們身處一個暗室之中,唯一的光源是一把手電筒。打一束光,穿透一片薄紗照在一顆球體上,這時候我們同時看到了薄紗還有球。

這是因為光照射在薄紗上,又穿透了它照射在球體上,而我們同時接收到了這兩處可見光。所以「看到」的關鍵就在於光照到了哪裡以及「感測器」能看到什麼光。

X射線的光可以穿透人體的皮膚和肌肉,因為它們的結構不那麼密集。但是,X射線最終還是會「照在」高密度的人體骨骼上,只要我們有合適的感測器,就能「看到」這個畫面。

紅外線的「透視」原理也是一樣。它可以穿透類似於太陽鏡、遙控器外殼的外部薄塑料,但不能穿透金屬內部。它也可以穿透一些結構疏鬆的布料(特別值得警惕的是泳衣類的服飾材質),但無法穿透大部分我們日常穿著的衣物。

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1940年代紅外膠片拍下的美國影院觀眾 注意那個被「看透」的墨色眼鏡 圖源:TimeLine

關於紅外攝影功能帶來的負面影響,早在上個世紀末就出現過爭議與討論。

1998年索尼公司發布了一款配備夜視紅外技術的攝像機,原意是為了方便夜間攝像。但是很快就有人發現,如果在日光下使用紅外線透鏡,如泳衣之類較薄的衣服會被透視。其透明程度取決於織物對紅外光波的吸收程度(也可以理解為紅外光波的穿透量)。

最終,索尼公司只能儘力召回所有70萬台已生產或售出的攝像機,並對後續的機器進行了技術上的調整——只要一開啟此功能攝像機的光圈就會強行調到最大,所以在白天開啟這個功能也只能拍到完全曝光的廢片。

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合理運用紅外攝影的別具一格藝術作品

相比于索尼因為紅外攝影功能頻頻陷入的窘境,另一相機巨頭公司倒是反其道而行之。

2015年富士推出的相機X-T1 IR,主打的功能就是這台相機可以捕捉到人類肉眼看不到的光線。這當然不是專為變態狂設計的相機,這是為專業人士打造的得力工具。

富士表示,X-T1 IR適用於犯罪現場調查人員,醫療保健應用程序和科學家。在法醫界,紅外攝影可用於分析血跡,檢測深部組織損傷並查看文件上划痕或不清晰的位置。

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富士X-T1 系列相機

從紅外攝影的發展歷史,我們可以很真切地感受到「科學技術的發展是一把雙刃劍」這一說法。在合適的使用者手中,它們是美輪美奐的藝術創造工具,是揭露事實真相的破案神器;但在心懷不軌的人手中,這項技術也可能變成傷人的利器。

在科技越來越發達的今天,人手一部的手機也完全可以實現紅外攝影這種強大的功能。但要將一項有隱患的技術普及到所有人手中,廠商必定也要考慮周全,吸取前人的教訓,做出最妥善的技術處理。

原文鏈接:

https://photographylife.com/introduction-to-infrared-photography

https://techpp.com/2020/05/13/color-filter-camera-see-through-objects/