从军用侦查神器到摄影特效技术,红外摄影真有那么「黑科技」吗?

生活

05-23 14:20

从摄影艺术的角度来说,红外摄影提供了一个探索新世界的机会——一个看不见的新世界。为什么说它是「看不见」的呢?因为红外光位于人眼的可见光谱之外,除非借助特定的器材,没有人能够直接靠肉眼「看到」它。

当摄影师使用红外胶卷或照相机拍摄照片时,他们将见到一个令人称奇的全新世界。颜色、纹理、树叶和植物,人体皮肤以及很多日常生活中的物体都可以以独特而有趣的方式反射红外线,呈现出用 Photoshop 等工具也无法模仿出来的神奇景象。

▲ 红外摄影作品:巴博斯维尔葡萄园  图源:Photographylift

关于红外摄影的首次尝试始于 20 世纪初期,在第一次世界大战期间,红外摄影被证明是非常有军事价值的。因为使用红外光谱的图像受大气烟雾的影响较小,加之红外图像还能显示植被和建筑物之间的明显区别,从而更利于识别潜在的敌方目标,例如伪装的弹药工厂或堡垒。

1930 到 1940 年代,好莱坞的电影制片人及业余摄影师开始注意到红外摄影的艺术应用。与此同时,二战期间军方也扩大了对红外照相技术的使用。到 1960 年代,在流行文化领域红外摄影已经几乎家喻户晓了,各种先锋音乐的专辑封面都乐于使用这一新潮元素。

随着 1990 年代后期数码相机的出现,常规摄影和红外摄影都发生了巨大的变化。而在和平时期,红外摄影的军方运用更多地出现在一些刑事侦查中,用于寻找无法通过正常视力识别出的法医证据等等。

在美术摄影方面,红外摄影不仅在拍摄景色时能呈现出非常超现实的戏剧性色彩效果,对于婚礼或者肖像摄影师来说也是非常有用的工具。反射的红外光不仅能让植被显示为结冰般的白色,也可以让皮肤呈现出具有光滑质感的乳白色。

正如下面这张人物肖像摄影作品所显示的,红外线就具有「抚平皮肤」的效果。

▲ 图源:Photographylift

从上面这张照片我们还可以发现一个更令人惊叹的现象:事实上照片中的模特戴着一幅墨色的太阳镜,但是由于红外光可以轻松地穿过镜片,因此在红外摄影的条件下肉眼看不到的模特眼睛也显露了出来。

这就是伴随着红外摄影普及过程中频繁引起争议与警惕的一个问题了:红外摄影可以透视拍摄对象吗?

想要了解红外摄影的「透视」细节,我们必须先从光的性质谈起。光是一种辐射形式,会以不同的波长和频率出现。可见光、红外线、紫外线和 X 射线都是光形式的一些示例。顾名思义,可见光就是肉眼可见的光的形式。

▲ 各种光的波长

另一方面,红外线(IR)、紫外线(UV)和 X 射线对于肉眼则是不可见的,因为它们处于人眼无法感知的不同频谱中。如果我们想看到这些光,就需要一种对这些光的相应波长敏感的特殊传感器。例如,X 射线机中的传感器就可以捕获波长范围为 0.01nm 到 10nm 的光,因此它可以通过 X 射线「看到」人体内部。

同理,始于 20 世纪初期的红外相机,也有一个能捕获红外光的传感器。到了现代,智能手机的相机也都足够灵敏以至于它们都具有了捕获红外光的能力。我们可以通过一个简单的测试验证:将相机对准电视遥控器的红外发射器并按遥控器上的按钮,你将在相机的取景器上看到红外 LED 发光。

但是,手机相机对于物体吸收的红外线的灵敏度还不够高。

▲ 电视遥控发送红外信号的位置使用的一般就是易透红外光的塑料材质. 图源: Andrew Martonik / Android Central

我们都知道,人类能看到物体是由于可见光照射在物体上,被吸收及反射后的现象。假设这样一个场景,我们身处一个暗室之中,唯一的光源是一把手电筒。打一束光,穿透一片薄纱照在一颗球体上,这时候我们同时看到了薄纱还有球。

这是因为光照射在薄纱上,又穿透了它照射在球体上,而我们同时接收到了这两处可见光。所以「看到」的关键就在于光照到了哪里以及「传感器」能看到什么光。

X 射线的光可以穿透人体的皮肤和肌肉,因为它们的结构不那么密集。但是,X 射线最终还是会「照在」高密度的人体骨骼上,只要我们有合适的传感器,就能「看到」这个画面。

红外线的「透视」原理也是一样。它可以穿透类似于太阳镜、遥控器外壳的外部薄塑料,但不能穿透金属内部。它也可以穿透一些结构疏松的布料(特别值得警惕的是泳衣类的服饰材质),但无法穿透大部分我们日常穿着的衣物。

▲ 1940 年代红外胶片拍下的美国影院观众 注意那个被「看透」的墨色眼镜. 图源:TimeLine

关于红外摄影功能带来的负面影响,早在上个世纪末就出现过争议与讨论。

1998 年索尼公司发布了一款配备夜视红外技术的摄像机,原意是为了方便夜间摄像。但是很快就有人发现,如果在日光下使用红外线透镜,如泳衣之类较薄的衣服会被透视。其透明程度取决于织物对红外光波的吸收程度(也可以理解为红外光波的穿透量)。

最终,索尼公司只能尽力召回所有 70 万台已生产或售出的摄像机,并对后续的机器进行了技术上的调整——只要一开启此功能摄像机的光圈就会强行调到最大,所以在白天开启这个功能也只能拍到完全曝光的废片。

▲ 合理运用红外摄影的别具一格艺术作品

相比于索尼因为红外摄影功能频频陷入的窘境,另一相机巨头公司倒是反其道而行之。

2015 年富士推出的相机 X-T1 IR,主打的功能就是这台相机可以捕捉到人类肉眼看不到的光线。这当然不是专为变态狂设计的相机,这是为专业人士打造的得力工具。

富士表示,X-T1 IR 适用于犯罪现场调查人员,医疗保健应用程序和科学家。在法医界,红外摄影可用于分析血迹,检测深部组织损伤并查看文件上划痕或不清晰的位置。

▲ 富士 X-T1 系列相机

从红外摄影的发展历史,我们可以很真切地感受到「科学技术的发展是一把双刃剑」这一说法。在合适的使用者手中,它们是美轮美奂的艺术创造工具,是揭露事实真相的破案神器;但在心怀不轨的人手中,这项技术也可能变成伤人的利器。

在科技越来越发达的今天,人手一部的手机也完全可以实现红外摄影这种强大的功能。但要将一项有隐患的技术普及到所有人手中,厂商必定也要考虑周全,吸取前人的教训,做出最妥善的技术处理。

原文链接:

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

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

本文来自微信公众号「SME 科技故事」(ID:SMELab),编译自 Photographylift/Techno,原作者  Bob Vishneshi/Sumukh Rao,爱范儿经授权发布。

登录,参与讨论前请先登录

评论在审核通过后将对所有人可见

正在加载中