Je me demande s'il existe un filtre physique qui permettrait à un appareil photo de faire des photos en noir et blanc sans utiliser aucun effet / filtrage logiciel?
Je me demande s'il existe un filtre physique qui permettrait à un appareil photo de faire des photos en noir et blanc sans utiliser aucun effet / filtrage logiciel?
Réponses:
Non.
Il n'est pas possible de créer un filtre physique qui puisse complètement "désaturer" la lumière entrante.
La seule façon d'y parvenir sans post-traitement est au niveau du film / capteur.
Pardonnez-moi pendant que je deviens un peu métaphysique un peu. La "couleur" telle que nous la comprenons n'est pas une propriété réelle de quoi que ce soit dans l'univers. C'est quelque chose créé par notre système de vision - une interaction compliquée dans nos yeux et notre cerveau. Il est utile pour des choses comme «ne mangez pas les baies empoisonnées», «regardez ce tigre dans l'herbe» et, plus récemment, «arrêtez nos véhicules aux intersections».
Ce sens est basé sur quelque chose qui est une véritable propriété des objets dans l'univers: différents matériaux diffusent, réfléchissent et absorbent différentes longueurs d'onde de la lumière de différentes manières. Nos yeux ont des récepteurs qui sont différemment sensibles aux différentes longueurs d'onde de la lumière, et le système de vision traduit cela en ce que nous appelons la couleur.
La couleur elle-même peut être envisagée de différentes manières. Une façon qui est utile dans cette circonstance est de la décomposer en chromaticité et luminance - la luminance est fondamentalement la "luminosité", et la chromaticité est ... l'autre truc de couleur - la teinte (rouge, orange, jaune, vert, bleu ... ) et la saturation ou la couleur. Diviser le concept de couleur de cette manière fonctionne bien avec notre modèle mental - mais n'est pas en fait immédiatement traduisible dans l'univers physique.
Un filtre qui a donné lieu en noir et blanc devrait filtrer le chromaticité et passer à travers seulement la luminance, parce que ce une photo « noir et blanc » essentiellement est - juste un compte rendu des brillances, sans tous les autres « trucs de couleur » .
Mais je ne connais aucun moyen de le faire. Ce n'est certainement pas possible avec quelque chose de similaire au type de filtres que nous utilisons normalement. Ceux qui viennent bloquer soit certaines longueurs d' onde (dans le cas de filtres de couleur ou des filtres UV ou infrarouge) ou généralement toutes les longueurs d' onde pour un petit degré (dans le cas de filtres à densité neutre). Un "filtre" converti en noir et blanc devrait en fait transformer la longueur d'onde d'une certaine manière (puisque la lumière sans longueur d'onde est ... l'obscurité), plutôt que de la filtrer. Cela impliquerait probablement une sorte de métamatériau non linéaire et rien que je puisse expliquer avec mes connaissances de physique au niveau secondaire. Et il faudrait convertir toutes les différentes longueurs d'onde enmême longueur d'onde, ou bien les disperser de manière aléatoire de sorte que le résultat serait une lumière blanche; cela semble être probablement absurde. Je me sens en sécurité en disant que même si c'était possible, le résultat ne serait pas quelque chose que vous pouvez attacher à un appareil photo et transporter.
D'un autre côté, on peut certainement enregistrer uniquement la luminosité. C'est ce que fait le film noir et blanc, et c'est aussi ce que font les photosites numériques. Ce ne sont intrinsèquement que des mesures de luminosité, mais les appareils photo numériques d'aujourd'hui utilisent des filtres pour enregistrer la luminosité uniquement dans certaines longueurs d'onde, mesurant le bleu, le vert et le rouge séparément. (Cela correspond à peu près au fonctionnement de la vision humaine, nous pouvons donc combiner cela pour créer une image en couleur.) Si vous avez l'une des rares caméras fabriquées sans ces filtres (comme le Leica M Monochrom), vous obtenez simplement un noir et image blanche.
Bien sûr, une autre approche consiste à filtrer tout sauf une longueur d'onde spécifique. Vous pouvez le voir dans la réponse de Jerry Coffin ici , ou dans cette autre question impliquant une lumière de vapeur de sodium presque monochromatique . C'est en noir et en une seule couleur plutôt qu'en noir et blanc, mais peut être proche de ce que vous voulez. Bien sûr, cela supprime beaucoup de lumière, et l'autre inconvénient est qu'il réduit également les niveaux de luminosité des autres couleurs - vous ne verrez donc que la variance du vert (ou de la couleur sélectionnée) et des nuances de nuance dans l'autre les couleurs ne s'enregistreront pas du tout.
Toutes les couleurs sont le résultat du traitement logiciel. La seule chose qu'un capteur, qu'il s'agisse d'un film ou d'un semi-conducteur, peut faire est de changer d'état en réponse aux photons entrants. Oui, un appareil photo numérique a des filtres de couleur, mais ils ne font que restreindre les longueurs d'onde qui sont transmises aux pixels de détection. La sortie de chaque pixel est simplement un tas d'électrons, qui sont ensuite convertis en une tension, qui à son tour est mesurée et rapportée sous forme de nombre numérique.
La façon dont vous choisissez d'interpréter ces chiffres dépend entièrement de vous. Quelques exemples:
Chargez un fichier RAW dans un outil mathématique tel que R ou MATLAB, et vous pouvez générer une image monochrome basée sur les valeurs numériques du tableau.
Chargez un fichier RVB de la même manière. Il se compose (généralement) de trois tableaux de nombres de taille égale qui ont été étiquetés en tant que couches "R, G, B". Vous pouvez générer une image monochrome de chacun, ou affecter la teinte et la chromaticité que vous souhaitez à chaque couche avant de les combiner en une image couleur.
Encore une fois, la chose importante à comprendre est que votre question d'origine est erronée: que ce soit par le biais du traitement numérique des données ou de l'utilisation de produits chimiques de développement et de couleurs par rapport au papier d'impression noir et blanc, l'appareil photo et son capteur ne connaissent absolument rien à la couleur. C'est ainsi que vous traitez les données (numériques ou analogiques).
Vous ne pouvez pas ajouter de filtre physique, mais vous pouvez supprimer un filtre physique pour convertir n'importe quel appareil photo numérique en appareil photo strictement monochrome.
Le capteur réel de tout reflex numérique ne sait rien de la couleur - chaque pixel enregistre la luminosité totale dans toutes les longueurs d'onde auxquelles il est sensible. La façon dont la couleur est introduite consiste à ajouter un filtre Bayer , qui est essentiellement de petits morceaux de verre de couleur différente pour chaque pixel: maintenant, certains pixels ne peuvent voir que le bleu, d'autres uniquement le rouge et les autres ne peuvent voir que le vert.
En supprimant le filtre Bayer, votre caméra redeviendra monochrome, comme certaines personnes l'ont fait :
Non.
Chaque caméra couleur possède trois types de matériaux sensibles - pixels dans les appareils photo numériques, couches de pixels dans les capteurs Foveon, couches dans le film couleur. L'image étant monochrome signifie que tous ces types produisent une réponse avec une chromaticité constante avec n'importe quelle lumière incidente et ce n'est PAS possible car ils sont conçus pour produire des chromaticités différentes.
C'est en quelque sorte théoriquement possible, mais ce n'est pas généralement pratique.
Pour ce faire, vous avez besoin d'un filtre passe-bande relativement étroit qui restreint la lumière qui passe au point que seule une couleur des trois (généralement) détectées par le capteur sera affectée (au moins à un degré qu'elle soit visible). effets sur la photo que vous prenez).
De tels filtres à bande étroite ont été construits et sont régulièrement utilisés - par exemple, ils sont utilisés régulièrement dans le multiplexage par répartition en ondes, qui est utilisé pour envoyer simultanément plusieurs signaux sur une fibre optique. Du côté de la transmission, vous prenez un certain nombre de signaux, encodez chacun comme une seule couleur de lumière et mélangez la lumière avant de transmettre.
À la réception, vous passez cette lumière à travers le même nombre de filtres passe-bande étroits afin de pouvoir reconstruire les flux de données d'origine.
Quant à savoir pourquoi ce n'est pas pratique: deux raisons. Tout d'abord, ces filtres peuvent être assez grands et coûteux. Deuxièmement, (probablement plus important à des fins photographiques) lorsque vous obtenez une bande étroite qui est passée, vous obtenez également généralement une bonne quantité d'atténuation dans la bande passante. C'est-à-dire qu'en plus de vous débarrasser de la lumière dont vous ne voulez pas, vous perdez aussi généralement beaucoup de lumière que vous voulez.
Sur un appareil photo typique, vous ne disposez que de trois couleurs de capteurs, répartis assez largement dans le spectre. Vous voudriez généralement garder le feu vert parce que 1) c'est la plage où les yeux des gens sont normalement les plus sensibles, et 2) sur un capteur typique, vous avez deux fois plus de puits de capteur vert que de puits de capteur rouge ou bleu.
Les astronomes utilisent également des filtres passe-bande assez étroits assez régulièrement. Pour être précis, un type de nébuleuse d'émission émet de la lumière en raison de l'oxygène tri-ionisé (alias "oxygène III"). La lumière émise est à 496 nm et 501 nm, les deux étant assez proches du milieu de la plage verte:
Donc, si nous insérons un filtre pour ne laisser passer que ces longueurs d'onde de lumière et que nous arrêtons essentiellement tout le reste, nous obtenons des images qui sont assez proches du purement monochrome, quel que soit l'appareil photo / capteur / film utilisé pour capter la lumière. De tels filtres sont facilement disponibles (la recherche sur Google oxygen-III filter
fera apparaître de nombreux choix). Juste pour un exemple, voici la courbe de réponse pour l'un de ces filtres:
Celui-ci est un filtre à hydrogène bêta, mais des filtres à oxygène III avec une bande passante également étroite sont disponibles. Quelques filtres passe-bande légèrement plus larges (encore généralement appelés "bande étroite") sont "réglés" pour permettre à la fois l'émission d'hydrogène bêta (486 nm) et les émissions d'oxygène-III (496 et 501 nm). Celui-ci, cependant, filtrerait la plupart des émissions à 496 nm et essentiellement toutes à 501 nm, même si aux yeux de la plupart des gens, les trois couleurs sont très similaires (gris profond avec juste une touche de bleu).
Cependant, ces filtres sont généralement conçus pour être utilisés sur des télescopes et non sur des caméras. Ils sont généralement dans les tailles (par exemple, 2 pouces) utilisées pour les oculaires du télescope. Ils bloquent également beaucoup de lumière visible, ils ne sont donc généralement recommandés que pour une utilisation sur des télescopes relativement grands - au moins 8 ou 10 pouces est le minimum habituel pour qu'ils soient d'une grande utilité.
Même en supposant que vous puissiez monter le filtre et vivre avec la quantité de lumière transmise, vous auriez un problème: bien que votre image soit (presque entièrement) monochrome, à moins que vous n'ayez fait un prétraitement, elle ne t apparaître comme des nuances de gris, il apparaîtrait comme des nuances de vert.
Je peux voir un dernier problème à utiliser ces filtres: ce que vous obtiendriez ne fonctionnerait probablement pas bien pour la plupart des types de photographie. Les premiers films en noir et blanc avaient une gamme de sensibilité assez large, mais étaient affectés le plus fortement par la lumière bleue et seulement assez faiblement par la lumière rouge.
Plus tard, le fichier noir et blanc ("film panchromatique") a été ajusté pour avoir une sensibilité à travers le spectre visible qui correspondait beaucoup plus étroitement à la vision normale. C'était une amélioration suffisante pour remplacer assez rapidement le film orthochromatique pour la plupart des photographies typiques.
Dans ce cas, vous détecteriez une plage de lumière beaucoup plus étroite que le film orthochromatique - au point que vous ne seriez probablement pas en mesure d'obtenir des résultats qui étaient très utiles pour la plupart des utilisations typiques.
D'un autre côté, l'utilisation de ces filtres à bande étroite présente également quelques avantages dans certaines circonstances. Par exemple, comme l'objectif n'a à focaliser qu'une seule longueur d'onde de lumière, l'aberration chromatique devient essentiellement hors de propos. Cela peut améliorer la résolution (bien que l'amélioration exacte dépende de la quantité d'aberration chromatique avec laquelle l'objectif devait commencer).
Ce n'est pas un filtre - ni amovible ni définitivement réversible - mais tout appareil photo numérique peut être converti en niveaux de gris en grattant les filtres de couleur du capteur et en traitant l'image RAW. Sans les filtres de couleur, le capteur collecte uniquement les informations de luminosité. L'appareil photo continuera de traiter les pixels comme si la matrice de filtre couleur était toujours là, vous devez donc capturer les images RAW et les traiter vous-même. Je ne l'ai jamais essayé moi-même, mais j'en ai entendu parler lorsque CVS (chaîne de pharmacie américaine) a commencé à vendre des appareils photo numériques à usage et retour.
Discussion avec des exemples: http://photo.net/digital-camera-forum/00CM0R
En savoir plus sur la matrice de filtre de couleur: https://en.wikipedia.org/wiki/Bayer_filter
J'espère que cela t'aides!
Dans les caméras, la lumière incidente est filtrée en trois coordonnées du spectre RVB, puis capturée à l'aide d'une réaction chimique (caméras argentiques), d'une puce CCD ou CMOS (caméras numériques).
La seule façon de désactiver physiquement l'appareil photo pour capturer des images en couleur consiste à utiliser un film monochrome ou à retirer le masque de filtre de la puce CMOS. Cette procédure tuera votre appareil photo 999 999 fois sur 1 000 000 tentatives.
Lorsque vous réglez votre caméra sur une capture monochromatique, elle "ignore" le filtrage et résume le signal des trois canaux. En post-traitement, le programme calculera la valeur moyenne des canaux.
Si vous souhaitez capturer des images IR, vous devez disposer d'une optique compatible IR et d'un détecteur sensible aux IR. Vous obtiendrez probablement une toute nouvelle puce et des capteurs AF personnalisés.
Non. Vous devez comprendre que la longueur d'onde de la lumière blanche n'existe pas, il n'y a donc aucune propriété physique sur laquelle un tel filtre pourrait être basé.
Si vous n'aimez pas la physique, pensez à un exemple logique: la lumière blanche est un ensemble plus large qui comprend des lumières de toutes les autres couleurs en tant que sous-ensembles. Donc, votre question ressemble effectivement à
Is there a filter that can extract fruits from apples?
Encore une fois, la réponse est NON.
Je vais aller à contre-courant et dire OUI, NOUS POUVONS ... si vous développez la signification de "filtre physique" comme suit:
Le filtre est une caméra active qui affiche sa sortie en noir et blanc sur son propre écran (en n'ayant pas de filtres de couleur sur son capteur, en désaturant dans le logiciel, en utilisant un écran monochrome, etc.), peut-être avec des optiques pour simuler une mise au point plus loin.
Votre appareil photo prend alors une photo de l'affichage du filtre, pensant que c'est le monde réel. Et c'est en noir et blanc :-)
Si cela vous semble scandaleux, sachez qu'en 2011, le film Olive a été signalé comme étant le premier film entièrement tourné sur smartphone . Mais comment ont-ils obtenu le merveilleux bokeh et la profondeur de champ? En filmant l'image projetée sur du verre dépoli avec un objectif Canon L Series 24-70 mm à 800 $! La triche?