Fotografické filtry v digitální praxi V. - Infračervený filtr - Grafika.cz - vše o počítačové grafice

11. května 2005, 00.00 | V tomto díle o filtrech se podíváme na již trochu zvláštní ale velmi kreativní a vděčnou oblast a sice fotografování v infračervené části spektra. S použitím infračerveného filtru si prohlédneme infračervený digitální fotografický svět.

::Fotografické filtry v digitální praxi I.
::Fotografické filtry v digitální praxi II. - ND filtry
::Fotografické filtry v digitální praxi III. - Polarizační
::Fotografické filtry v digitální praxi IV. - Skylight a barevné

Popusťme uzdu fantazii a nesnažme se fotografií zachytit co nejvěrněji realitu. Naopak, pokusme se o netradiční a zvláštní vyjádření. Takové, které běžně nevnímáme nebo ani lidskými smysly vnímat nemůžeme. Stvořili jsme tak kreativní fotografii. Do této kategorie patří  bezesporu i infračervená fotografie neboli fotografie v infračerveném oboru spektra. A právě digitální fotoaparáty jsou pro infrafotografii a experimentování s ní jako stvořené! Navíc tato technika umožňuje si skvěle a tvořivě "zafotit" a to často i s překvapivými a líbivými výsledky. A jediné, co k tomu potřebujeme, je vhodný infračervený filtr.

Co to je infračervená fotografie
Spektrum okem viditelného záření je poměrně úzké - od cca 400 do 700 nm. Kratší vlnové délky (< 400 nm čili modřejší) jsou již okem neviditelné a nazývají se ultrafialové neboli UV. Frekvence 280 až 320 nm se nazývají UVB a frekvence 320 až 380 nm se nazývají UVA. V létě před nimi film/senzor chráníme UV filtry a sebe opalovacími krémy.

Spektrum záření a přibližná citlivost lidského oka

Delší vlnové délky (>700nm čili červenější) jsou již také okem neviditelné a nazývají se infračervené. Infračervené světlo ale často lidé zaměňují s teplem. A teplo předmětů je vyzařováno i v noci - takže lze infračerveně vidět v noci? Není tomu bohužel tak. Běžné fotoaparáty jsou schopné zachytit jen frekvence kolem 700 až 1 200 nm a ty vyzařují předměty až s teplotou nad cca 500°C. Chladnější předměty (lidské tělo, únik tepla z budov atp.) vyzařují ještě mnohem delší vlnové délky (> 1200 nm) a jejich zaznamenání je mimo možnosti běžné fotografie. My se tedy budeme zabývat fotografováním v tzv. Blízkém infračerveném světle (BIS) o vlnových délkách cca 700 až 1 200 nm.

Blízké infračervené světlo (BIS) se chová podobně jako světlo běžné a to znamená, že infračerveně se fotí v odraženém světle. Největším zdrojem BIS je naše Slunce, ale též běžné žárovky jsou silným zdrojem BIS a i moderní blesky vyzařují BIS. Naopak zářivky a výbojky jsou na tom s vyzařováním BIS špatně. Celkem spolehlivě platí, že to, co již samo viditelně tepelně září (nad cca 500°C), bude vyzařovat též dostatek BIS.

Infračervené světlo a digitální fotoaparáty
CCD nebo CMOS senzory digitálních fotoaparátů jsou poměrně citlivé na infračervené světlo až do vlnové délky cca 1 200 nm. Aby ale infračervené světlo nedegradovalo běžné fotografie, je před senzorem snad v každém digitálním fotoaparátu umístěn filtr který infračervené světlo blokuje. Tím vlastně digitální fotoaparáty a jejich senzory napodobují co nejvěrněji lidské oko, které také infračervené světlo nevidí. Ale naštěstí filtry před senzory nefiltrují infračervené světlo úplně. Většina digitálních fotoaparátů je na frekvence o něco málo delší než 700 nm (blízké infračervené světlo) citlivá - to znamená, že mohou fotit infračerveně, i když jejich citlivost (vlivem filtru před senzorem) je na infrasvětlo velmi snížena.

Test citlivosti digitálního fotoaparátu na blízké infračervené světlo
Nasměrujte do objektivu dálkové ovládání od televize, zmačkněte tlačítko na dálkovém ovladači, které stále vysílá (třeba Hlasitost) a vyfoťte to. Je-li na fotce uprostřed ovladače zřetelný bílý bod, je váš fotoaparát citlivý na BIS. V každém případě ale počítejte s nízkou citlivostí na BIS a tudíž s expozičními časy řádu vteřin!

Citlivost fotoaparátu na BIS ukáže tento jednoduchý test.

Infračervený filtr

Kvalitní šroubovací infračervený filtr Hoya R72.

Chceme-li např. za běžného slunečného dne vyfotit blízké infračervené světlo, musíme běžné světlo odfiltrovat. A k tomu právě slouží infračervený filtr, např. Hoya R72. Tento filtr je úplně černý a skoro nic skrz něj neuvidíte. Propouští však právě neviditelné blízké infračervené světlo. Po jeho našroubování na objektiv budeme my lidé v hledáčku fotoaparátu slepí, ale fotografie nám zaznamená infračervený svět.

Na trhu je více infračervených filtrů, tabulka ukazuje ty nejběžnější. Nejdostupnější a snad i nejlevnější je Cokin 89B, který se vkládá do speciálního držáku a je tudíž universální pro většinu průměrů. Dále je běžně v některých foto obchodech dostupná Hoya R72. Filtry v tabulce níže jsou seřazeny podle růstu jejich "slepoty" (nepropustnosti na viditelné světlo). Sloupec 0% udává vlnovou délku světla, kterou filtr už nepropouští vůbec, sloupec 50% udává vlnovou délku světla, kterou filtr propouští právě napůl:

Propustnost infračerveného filtru Hoya R72 a Cokin 89B

Jak vypadá infračervený svět
Blízké infračervené světlo je často absorbováno nebo odráženo úplně jinak než běžné světlo. Některá zvířata (např. hadi a ještěrky) infračervené světlo pohlcují, jiná naopak odrážejí. Zdravé listy rostlin odrážejí infračervené světlo velmi silně, a proto jsou na fotografiích většinou světlé až bílé. Naopak voda nebo modrá obloha infračervené světlo absorbují, a proto budou tmavé až černé. Voda infračervené světlo pohlcuje je-li v klidu, naopak však odráží je-li v pohybu. Mělká voda je pro infračervené světlo průhledná. Každopádně je infračervená fotografie velkým dobrodružstvím. Zobrazí svět tak, jak ho přirozeně nikdy nemůžeme vidět a je jen na nás, jak ho budeme interpretovat. Digitální fotografie je navíc k experimentování s infrafotografií jako stvořená!

Barevně nebo černobíle?
Možná vás překvapí věta, že barvy v infračervené oblasti nejsou definovány. Barvy určuje lidský mozek a pojmenovává tak určité spektrální křivky ve viditelné oblasti spektra. Mimo viditelnou část pokračuje spektrum samozřejmě dál, ale není tam už žádný lidský pozorovatel, který by různým křivkám přiřadil názvy barev. Přesto ale fotoaparáty vyfotí většinou barevné infra obrázky. Je to dáno tím, že R,G i B senzory CMOS/CCD senzorů reagují na infračervené světlo různě (nestejně) a tím vlastně vytváří tzv. nepravé neboli falešné barvy. Většina fotoaparátů vytvoří červené (cihlové) nebo purpurové obrázky. Je to dáno tím, že červený senzor (Red) je infračerveným světlem logicky drážděn nejvíc a druhý v pořadí je překvapivě modrý (Blue) senzor. Zelený (Green) bývá většinou nejméně citlivý na infrasvětlo.

Proto je vhodné nastavit vyvážení bílé na hodně červené zdroje (typicky na nebo na teplotu 2 800 K), aby se potlačil červený kanál a tím došlo přece jenom k vyrovnání citlivosti alespoň s modrým. Většinou ale zůstane převaha červeného a modrého - tedy typické červené nebo purpurové fotografie. Protože červený kanál bývá nejcitlivější, vede to často na jeho přepálení (přeexponování). Rozhodnete-li se naopak pro černobílou fotografii, nic samozřejmě nebrání převést obrázek později libovolnou technikou do jeho černobílé podoby.

Normální obrázek, Canon EOS 10D, ISO100, f/9.5, 1/60sec

Stejný obrázek ale přes infračervený filtr Hoya R72. Všimněte si, že na histogramu dominuje červený a modrý kanál, zatímco zelený je mnohem méně citlivý. Canon EOS 10D, ISO100, f/9.5, 20sec, WB .

Praktické infračervené focení
Infračerveně se nejlépe fotí za běžného denního světla, nejlépe za jasného slunečného dne. Dostatek denního světla současně zaručuje i dostatek BIS.

1. Postavte foťák pevně na stativ a zarámujte v hledáčku snímek. Expoziční časy budou kolem 3-30 vteřin, takže bez stativu jste marní.
2. Vyberte si zaostřovací bod a nastavte ho na místo, kde má být zaostřeno. Pokud automatické ostření nefunguje, budete muset ostřit ručně. Vlivem chromatické vady je ale zaostření na infra obraz trochu posunuto oproti zaostření na denním světle. Některé objektivy mají proto dokonce značku, která posun zaostření ukazuje.
3. Našroubujte na objektiv infračervený filtr - nyní již v hledáčku nic neuvidíte.
4. Nastavte následující parametry nebo foťte na RAW a s uvedenými parametry následně proveďte zpracování obrazu:
   • nastavte maximální možný kontrast obrazu
   • vyvážení bílé (white balance) nastavte na nebo na teplotu kolem 2800K
5. Pokud uspokojivě nefunguje expoziční automatika, nastavte expozici následovně:
   • zvolte plně manuální režim
   • ISO nastavte na 200
   • clonu na cca f/8 (pro zvýšení hloubky ostrosti a tím pro korekci případných chyb ostření)
   • expoziční čas na cca 3-30 vteřin nebo podle automatiky pokud na vašem fotoaparátu funguje
   • nastavte samospoušť
     U některých fotoaparátů expoziční automatika při infrafotografii absolutně selhává a hodnoty, které vám nabídne, jsou nepoužitelné. Důvodem je, že expoziční automatika někdy měří jiným senzorem s jinou citlivostí na infrasvětlo.U fotoaparátu s touto vlastností musíte fotit v plně manuálním režimu a expoziční časy nastavovat z histogramu snímku.
6. Zakryjte pro jistotu něčím tmavým hledáček (aby tudy nevniklo do fotoaparátu zbytkové světlo)
7. Vyfoťte samostouští snímek (abyste ho nerozhýbali) a zkontrolujte expozici na histogramu. Exponujte max. cca 20% od pravého kraje histogramu. Vzhledem k povaze infrafotografie mají totiž snímky tendenci přepalovat červený (Red) kanál - viz výše.
8. Opakujte snímky a dolaďujte expoziční čas dokud nejste s expozicí spokojeni.

Následné zpracování snímků (postprocessing)
Málokdy je infračervená fotografie okamžitě po exponování hotová. Většinou vyžaduje drobné úpravy. Jejich stručný popis v programu Photoshop je tento:

Auto contrast (Kontrast automaticky)
Většinou bývají infrafotografie mdlé a s malým kontrastem. Funkce Auto contrast roztáhne histogram na celý rozsah a tím zvýší kontrast. Funkce Auto contrast nemění barvy.

Auto levels (Úrovně automaticky)
Funkce Auto levels roztáhne histogram každého kanálu samostatně na celý rozsah a tím provede jakési vyvážení bílé. Často překvapivý efekt! Funkce Auto levels mění barvy.

Doostření (Sharpness)
Většinou nutná operace. Vlivem chromatické vady objektivů a dlouhých expozičních časů (chvění) bývají obrázky lehce rozostřené. Proto je nutné je doostřit.

A trochu kreativnější techniky:

Prohození červeného (Red) a modrého (Blue) kanálu (nebo i jiných kanálů)
Prohozením kanálů vlastně přebarvujete obrázek do odstínu, který je obrázku vlastní a typický.

Mixování normálního a infračerveného obrázku
Většinou se mixuje vrchní obrázek normální a z něj se použijí barvy často s Gausovským rozostřením cca 20 pixelů a se sníženým krytím se spodním obrázkem infračerveným, který se desaturuje na černobílý a tím se z něj použije jen jas (Brightness).

No a dalšímu experimentování se meze nekladou ...

Živé infra fotografie
Všechny byly pořízeny fotoaparátem Canon EOS 10D, filtrem Hoya R72 a objektivem Canon 28-105mm f/3.5-4.5 II USM.

ISO200, f/8, 8sec, WB 2800K, kontrast +2, Auto levels	ISO200, f/8, 8sec, WB 2800K, kontrast +2, Auto levels, Přehozené kanály Red-Blue, Umělé vyvážení bílé
ISO200, f/8, 20sec, WB 2800K, kontrast +2, Auto levels, Přehozené kanály Red-Blue, Umělé vyvážení bílé	ISO200, f/8, 20sec, WB 2800K, kontrast +2, Auto levels, Umělé vyvážení bílé
ISO200, f/8, 6sec, WB 2800K, kontrast +2, Auto levels, Přehozené kanály Red-Blue, Umělé vyvážení bílé	ISO200, f/8, 8sec, WB 2800K, kontrast +2, Auto levels, Přehozené kanály Red-Blue, Umělé vyvážení bílé

Další článek o infrafotografii na serveru www.fotografovani.cz  najdete zde.

::Fotografické filtry v digitální praxi I.
::Fotografické filtry v digitální praxi II. - ND filtry
::Fotografické filtry v digitální praxi III. - Polarizační
::Fotografické filtry v digitální praxi IV. - Skylight a barevné