Čeština (Česká republika)Русский (Россия)Slovenčina (Slovensko)

Anketa

Uznáváte focení za peníze nebo preferujete svobodnou tvorbu ?
 

Můj účet

Eshop mé manželky
Znojemská metalová kapela


Tajemství infračervené fotografie
Úterý, 09 Srpen 2011 22:53

 

Jelikož se již delší dobu zajímám o focení v infračerveném (IR - infrared) spektru, rozhodl jsem se napsat tento článek, ve kterém bych rád objasnil základy této problematiky...

 

Úvod

Nebudu se zde příliš zabývat oblastí analogovou, neboť zde jsou postupy paradoxně ještě podstatně komplikovanější a zaměřím se tedy spíše na tu digitální.

Výhoda analogových přístrojů spočívá v tom, že neobsahují filtr jenž infračervené záření blokuje (označován jako IR cut či hot mirror), na základě čehož je není nutné nijak modifikovat a IR světlo může pronikat na film... nezbytné je pouze pomocí filtru na objektivu odfiltrovat viditelné světlo a použít speciální film, citlivý v infračervené oblasti.

Nicméně, problém je s dostupností těchto filmů a také v pochopitelné absencí živého náhledu, u těchto přístrojů. Jelikož lidské oko IR světlo nevidí, z toho důvodu nelze po nasazení filtru na objektiv prostřednictvím optického hledáčku komponovat.

Není tak možné docílit přesného zaostření, neboť infračervené záření je oproti viditelnému spektrálně posunuté, takže v případě nasazení filtru až po zaostření, výsledný snímek ostrý nebude. Je nezbytné vyzkoušet, jaký je posun oproti zaostření ve viditelném spektru a udělat si značku na objektivu, případně tento nedostatek kompenzovat vyšším zacloněním.
Některé starší objektivy těmito značkami již z výroby disponují.

U digitálních přístrojů je situace lepší, nikoliv však bezproblémová. Fotoaparáty přímo určené k fotografování v IR spektru se bohužel komerčně nevyrábí a je tedy nezbytné si vystačit s fotoaparátem klasickým, případně jej svépomoci modifikovat.

Existuje sice několik firem, které se tím zabývají, obvykle jsou však v těchto případech ceny takové přestavby doslova absurdní. Navíc je žádoucí se obrátit spíše na zahraniční servis, neboť v této republice jsou tyto služby ještě v plenkách a jejich úroveň není příliš vysoká, výsledkem čehož jsou rušivé nečistoty na čipu atp.

Nutno však počítat s tím, že v takovém případě se náklady zvyšují o cenu přepravy a je nezbytná možnost finančních transakcí do zahraničí.

 

Fotografie Euforie - vítězný snímek soutěže Akty X 2012

 

 

Vhodné podmínky pro focení v infračerveném spektru

Fotografování v oblasti těchto vlnových délek vyžaduje poměrně specifické podmínky, které se velice výrazně projevují na výsledných fotografiích.

Jelikož jediným přirozeným zdrojem infračerveného záření je Slunce, je důležité, aby jeho paprsky byly co nejintenzivnější.
Zatímco při klasickém focení ve viditelném spektru se snažíme docílit co nejměkčího světla, zde je situace zcela opačná a nejlepších výsledků lze dosáhnout prostřednictvím tvrdého a intenzivního slunečního záření.

Byť jsou tyto světelné podmínky velice důležité, samy o sobě však ještě nejsou zárukou dobré fotografie a stejnou, či ještě větší, pozornost je potřeba věnovat i výběru vhodného motivu a následné kompozici.

Zde záleží na tom, zda daný materiál IR záření pohlcuje nebo naopak odráží.

Nejlepších výsledků lze dosáhnout kombinací obou těchto prvků, kde materiály jenž infračervené záření odráží snímkům dodají snový nádech a velice netypický barevný posun, zatímco prostřednictvím materiálů, které je absorbují snímek získá na dramatičnosti a scéna působí kontrastněji.

Typickými příklady odrazivých materiálů je zeleň, jako jsou listy rostlin či tráva. Naopak vodní hladina a mraky jsou příkladem prvků absorpčních, následkem čehož jsou na fotografiích velmi tmavé.
Zajímavý efekt vytváří i lidské tělo. Zatímco kůže je sněhově bílá, stejně jako třeba rty, oči jsou černé, neboť záření pohlcují.
Pokud je IR světlo dostatečně silné, proniká až několik milimetrů pod kůži, takže jsou vidět výrazné žíly, což může fotografie opět do jisté míry ozvláštnit a lze s tímto poznatkem dále pracovat.

Další výhoda spočívá v tom, že pokud má modelka vrásky a nejedná se vyloženě o extrém, tak na snímcích nejsou vidět, neboť infračervené záření touto vrchní vrstvou kůže proniká.

 

Fotografie pořízená modifikovaným kompaktním fotoaparátem

 

 

Možnosti fotografování v infračerveném spektru dle typu fotoaparátů

Existuje několik možností jak infračervenou fotografii pořídit:

 

1) běžný fotoaparát bez jakýchkoliv úprav

2) modifikovaný fotoaparát s IR filtrem na objektivu

3) modifikovaný fotoaparát s IR filtrem na čipu

4) starý fotoaparát s IR filtrem na objektivu

 

Infračervený snímek typický pro můj styl fotografií

 

1) běžný fotoaparát bez jakýchkoliv úprav

Vhledem k tomu, že by IR světlo dopadající na čip degradovalo běžné fotografie, všechny digitální foťáky, zhruba od éry 3Mpx, obsahují takzvaný IR cut filtr, který blokuje IR a UV záření, aby na čip dopadalo pouze viditelné světlo.

Údajně to však není jediný důvod... z části je to prý zásluha starší aféry, ohledně kamer Sony, kdy se ukázalo, že infračervené záření proniká některými druhy látek (především červenými) a za velmi specifických podmínek se tedy může stát, že takto oděný jedinec bude na snímku téměř nahý.

Tyto filtry se liší a jejich kvalita i síla filtrace záleží na typu konkrétního přístroje. Přes některé neproniká IR záření žádné, ve většině případů ale jeho malá část ano.

Ovšem, obvykle jsou nutné několikavteřinové až minutové časy expozice, což omezuje focení pouze na statické objekty a použití stativu je nezbytné.

Např. focení živých bytostí je tímto tedy téměř vyloučeno.

Na druhou stranu ale mohou být dlouhé časy výhodou a to především z výtvarného hlediska. Například při focení tekoucí vody, trávy, nebo větví stromu při větru, tak vznikají úchvatné malebné obrazy.

Viditelné světlo je v takovém případě samozřejmě nezbytné odfiltrovat IR filtrem umístěným na objektivu fotoaparátu.

Infračervených filtrů existuje několik druhů, lišících se podle vlnových délek, které propouštějí. Osobně preferuji filtry s vlnovou délkou okolo 680 nm, které propouští i část viditelného spektra a především barevnou informaci, díky čemuž lze fotit v nepravých barvách.

Výhodou je, že tolik neprodlužují délku expozice.

Na černobílé snímky jsou naopak lepší filtry propouštějící vlnové délky až okolo 850 nm či více. Zde je však nutné počítat s obzvlášť dlouhými expozicemi, důsledkem čeho dochází k zahřívání snímače a ten následně produkuje velké množství šumu.

S některými fotoaparáty s extrémně silným IR cut filtrem tímto způsobem fotit nelze, neboť filtr je natolik kvalitní, že nepropouští žádné infračervené světlo a ani při velmi dlouhých expozicích by tedy na čip nedopadlo dostatek světelných informací. 
Ale to jsou spíše výjimečné případy.

 

2) modifikovaný fotoaparát s IR filtrem na objektivu

Tato metoda spočívá v odstranění hot mirror filtru, který se nachází před snímačem.

Spolu s filtrem blokujícím infračervené záření je v takovém případě odstraněn i low-pass, který snižuje ostrost fotek.
Po jeho odstranění jsou tedy fotky ostřejší, ovšem ve specifických případech se mohou projevit některé případy, kvůli kterým jsou ním fotoaparáty vybaveny.
Například při fotografování jemných pravidelných struktur může vznikat moiré či třeba v případě, kdy světelný zdroj zasáhne pouze jeden pixel snímače (což se s low-pass filtrem stát nemůže, jelikož obraz z tohoto důvodu lehce rozostřuje) vznikne červený bod, neboť vzhledem k principu Bayerovy masky v takovém případě nelze docílit správné barevné informace.

Postupy odstranění filtru se u jednotlivých modelů fotoaparátů liší, nicméně v převážné většině případů je jeho vyjmutí relativně komplikované a v některých případech je dokonce nutné, za účelem přístupu k filtru, odpájet některé plošné spoje.
Nicméně, u zavedených značek, jako je Canon a Nikon problém obvykle nebývá, protože jsou na internetu k dispozici detailní návody přímo pro jednotlivé fotoaparáty.

IR cut filtr se nachází těsně před čipem a jedná se o čtvercové sklíčko zbarvené do modra, s obvyklou tloušťkou 1 - 4 mm.

Při jeho odstraňování je nutné postupovat velmi opatrně a současně chránit čip před prachem.

Po vyjmutí je nutné filtr nahradit čirým sklíčkem totožné tloušťky jako má filtr původní, neboť v opačném případě by nefungoval správně autofocus.

Po opětovném uvedení přístroje do provozu by již pro fotoaparát měly být viditelné frekvence až zhruba do 1000 nm. To je možné ověřit namířením libovolného dálkového ovládače na objektiv a stisknutím některého z tlačítek. IR dioda, jejíž světlo je okem neviditelné, by měla velmi jasně zářit.

Viditelné světlo je nutné odfiltrovat umístěním infračerveného filtru na objektiv.

Výhodou této varianty je možnost libovolně měnit filtry a využívat tak různé vlnové délky.
Současně lze fotoaparát nadále používat i k fotografování ve viditelném spektru, pouze je lepší na objektiv umístit filtr, jenž IR světlo blokuje (IR cut), neboť v opačném případě může klasické snímky narušovat a to především z hlediska barevného podání.

Tato metoda je vhodná pouze pro fotoaparáty disponující živým náhledem !
Po nasazení filtru na objektiv totiž lidské oko, vzhledem k propouštěným vlnovým délkám, v optickém hledáčku nic neuvidí.

Výjimka může nastat pouze v případě nekvalitních filtrů, které propouští i malou část viditelného spektra a rozsah viditelný pro oči se tak částečně překrývá s rozsahem propouštěným filtrem.
Tato varianta je však spíše krajním řešením...

 

Snímek pořízený přes filtr o vlnové délce 680 nm

 

3) modifikovaný fotoaparát s IR filtrem na čipu

Tato metoda je téměř totožná s metodou č. 2, liší se pouze způsob použití IR filtru, který v tomto případě není upevněn na objektivu, nýbrž je jím přímo nahrazen IR cut filtr (použije se místo čirého skla z bodu dvě).

Výhoda vůči bodu dvě spočívá v tom, že na čip dopadá mnohonásobně větší množství světla a délka expozice je tak téměř totožná, jako je tomu při klasickém focení.

Nevýhoda spočívá v tom, že jsou tyto filtry poměrně drahé a navíc je problematické sehnat požadovaný rozměr a především tloušťku... zde v ČR jsou téměř nedostupné a je nutné je objednávat ze zahraničí, či si je vyrábět svépomoci, například z klasických filtrů na objektiv.
Vyříznout požadovaný rozměr až takový problém není, horší je to s tloušťkou, neboť zbrousit filtr způsobem, aby byl i poté opticky čirý, je téměř nemožné.

Existuje však několik improvizačních metod jak filtr nahradit. Pokud má náhrada vhodné optické vlastnosti, může se originálnímu filtru téměř vyrovnat.

 

varianta a) Ve starších dálkových ovladačích se na přední straně nachází černé sklíčko, což je v podstatě IR filtr. Ovladače, u kterých je viditelná dioda, jej neobsahují.

Tato sklíčka se liší dle propustnosti vlnových délek, tloušťkou a bohužel i tvarem, což bývá problematické. Pokud je sklíčko například zakulaceno, tak jsou jeho možnosti použití poměrně omezené. Ideální je tedy zcela rovné. Jeho velikost lze do jisté míry upravit diamantovým řezačem na sklo a pokud neodpovídá šířkou, tak v případě, že je užší, je nutné použít ještě čiré sklíčko, tak aby součet odpovídal tloušťce původního IR cut filtru. Pokud je tlustší, tak je situace značně komplikovanější a jak jsem již psal výše, zcela optimálního výsledku v takovém případě běžnými postupy dosáhnout nelze.

 

varianta b) Dvě vrstvy vyvolaného neexponovaného barevného diafilmu - v tomto případě je opět nutné použít sklíčko pro doplnění tloušťky.

Výsledky jsou výhradně černobílé.

 

varianta c) Dvě vrstvy vyvolaného exponovaného barevného negativního filmu - stejné jako metoda "b", liší se pouze typ filmu.

Výsledné fotografie mají barevný nádech, stejně jako tomu ve většině případů bývá při použití klasických IR filtrů na objektiv.
Respektive v případě nejběžnější varianty, tedy 720 nm.

 

4) starý fotoaparát s IR filtrem na objektivu

Poslední možností je použití fotoaparátu staršího data výroby, neboť tyto přístroje měly velmi slabé IR cut filtry a propouštěly dostatečné množství infračerveného záření k tomu, aby s nimi bylo možné fotit z ruky.

Obecně lze říct, že to platí pro většinu přístrojů s rozlišením do cca 3 Mpx.

Z toho však vyplývají jistá omezení. Byť není důvod se hnát za co nejvyšším rozlišením a zhruba 5Mpx lze považovat za hranici rozlišení, jenž je plně dostačující ve všech ohledech, tak 2 Mpx jsou přeci jen dost málo.

Osobně mám v tomto ohledu zkušenosti pouze s přístrojem Olympus C-2020, který disponuje rozlišením právě 2Mpx ale poměrně kvalitní optikou.

V kombinaci s infračerveným filtrem o vlnové délce 720nm, lze při cloně F2 fotografovat s časy okolo 1/30s - 1/100s, které lze, minimálně na širokoúhlém konci zoomu, bez problémů udržet z ruky.

Tento fotoaparát lze na serverech jako je Aukro zakoupit za cenu kolem 200,- Kč, takže si myslím, že je to pro začátek velice dobrá volba.

A vlastně nejen pro začátek, neboť existuje mnoho fotografů, kteří si tento přístroj oblíbili a nemají důvod přecházet na jiný.

O tom svědčí i rozsáhlé komunity například na Flickru, kde naleznete tisíce IR fotek pořízených tímto fotoaparátem a neustále přibývají nové.

Při nákupu je ovšem nutné počítat s tím, že je to přístroj z rané digitální éry a současně byl již roky používán.
Důsledkem toho se stává, že čipy mohou obsahovat mrtvé pixely, které je potřeba odstranit buď přemapováním snímače, které lze prostřednictvím originálního COM kabelu provést relativně snadno, nebo softwarově při následném zpracování.
Vždy je to však otázka konkrétního kusu a lze narazit i na mnoho těch, které tímto neduhem netrpí.

Přesto, že Olympus C-2020 nepodporuje RAW, není důvod k obavám z kvality výstupu, neboť kromě klasického JPEGu lze fotit do TIFFu, který není nijak komprimován a poskytuje velice dobrou kvalitu.

A nakonec, ani nižší rozlišení nemusí být překážkou. Nechal jsem si několik fotografií pořízených tímto způsobem vytisknout ve formátu 30x40 cm a na jejich základě jsem naznal, že je to rozlišení zcela dostačující.

Pouze je dobré před tiskem, z technických důvodů, rozlišení zvýšit softwarově. To pochopitelně do snímku nepřidá detaily, které tam z důvodu rozlišení nemohou být zachyceny, ale výtisk poté vypadá lépe.

Oproti fotografiím z 10Mpx kompaktu není rozdíl nijak výrazný a jediným větším rozdílem je množství zrna, kterého je v případě Olympusu dost.
To však nemusí být vůbec na škodu a naopak si myslím, že to snímkům dodává zajímavou atmosféru a lehce tak připomínají zvětšeniny z kinofilmu.

 

Vyvážení bílé

Důležitým bodem, shodným pro všechny výše uvedené varianty, je vyvážení bílé. Vždy platí, že pokud to fotoaparát umožňuje, je dobré fotit do RAWu, neboť to otevírá řadu možnosti při následném zpracování a to bez ztráty kvality. Oproti tomu kvalita JPEGu je s každou další úpravou degradována a mohou vznikat rušivé artefakty, které vizuální vjem ze snímku silně narušují. Ve prospěch RAWu hovoří právě i možnosti vyvážení bílé, neboť v takovém případě je lze řešit až po vyfocení snímku, stejně snadno jako při jeho pořízení.

I přes to je však lepší WB nastavit přímo ve fotoaparátu. Zaprvé proto, že je nepraktické je při zpracování nastavovat u každého snímku zvlášť a především z důvodu, že se snímky extrémně zabarvenými do červena si editor nemusí poradit a s vyvážením takové fotografie může být problém.

Pokud je Váš fotoaparát v oblasti infračerveného spektra dostatečně citlivý (varianty 2,3,4), lze bílou barvu vyvážit klasickým způsobem.
V menu fotoaparátu tedy vyberte možnost manuálního vyvážení bílé a nastavte ji prostřednictvím snímku zeleně (např. trávy), která bývá na IR fotografiích sněhově bílá. Nastavení je doporučováno provádět za optimálních světelných podmínek pro focení v tomto spektru - viz výše.

V případě že fotoaparát upravený nemáte (varianta 1), je postup velice podobný, pouze je nezbytné nastavit ISO na maximální hodnotu, aby na čip dopadalo dostatek informací, na základě kterých může přístroj kalibraci provést.

Pokud chcete dosáhnout jiného barevného podání, než bývá běžné, stejně jako tomu je na fotkách v tomto článku, pak lze s vyvážením bílé experimentovat a zkalibrovat ji například v interiéru na bílou zeď, která je jen lehce osvícena infračerveným zářením. Tedy nikoliv přímým sluncem, ale kupříkladu pouze jeho odrazem.
Fantazii se meze nekladou.

U některých fotoaparátů, jako je např. Olympus C-2020, zmiňovaný v bodu 4, nastavení vyvážení bílé není nutné, neboť automatika si s tím poradí dostatečně. Stačí tedy nastavit WB na automatiku.

 

Závěr

Každá z výše uvedených variant má svá pro i proti a záleží tedy především co od focení v tomto spektru očekáváte a jaké motivy fotografujete. Rozhodnutí je na Vás.

Já jsem se rozhodl pro variantu z bodu 3 a fotoaparát jsem si tímto způsobem upravil.
Jedná se o kompaktní přístroj Samsung PL60.
Při modifikaci se mi na čip dostaly drobné nečistoty, nicméně při kratším ohnisku a nižších clonách nejsou na snímcích patrné.
Technická kvalita snímků je z mého pohledu, vzhledem  k tomu, že se jedná o malý kompakt s titěrnou optikou i čipem, velice dobrá a s citlivostí v infračerveném spektru jsem též spokojen, neboť se jedná o CCD čip a ty jsou, jak známo, v této oblasti podstatně citlivější, než CMOS a dokonce vidí větší rozsah vlnových délek.

 

//Kompletní revize článku 28.5.2013

//23.5.2014 - Článek byl v lehce pozměněné a aktualizované formě zveřejněn též na serveru Digiarena.cz.