В настоящее время большинство (всех?) Имеющихся в продаже камер фиксируют свет в трех цветовых каналах: красном, зеленом и синем. Мне кажется, что было бы очень полезно иметь камеру с более широким спектральным диапазоном и разрешением, и поэтому мне интересно, почему недоступны камеры, которые снимают более трех цветовых каналов.
Что я имею в виду?
В комментариях было несколько запросов (так как они были удалены) о том, что я имел в виду, поэтому я хотел бы дать лучшее объяснение. Видимый свет колеблется от 390-700 нм. Между этими двумя конечными точками существует бесконечное количество длин волн, но глаз имеет очень ограниченную способность различать их, поскольку он имеет только три цветных фоторецептора. Кривые отклика для них показаны в части (а) рисунка ниже. ( Большая версия .) Это позволяет нам видеть различные цвета в зависимости от частоты света, поскольку низкочастотный свет будет оказывать большее влияние на синие рецепторы, а высокочастотный свет будет оказывать большее влияние на красные рецепторы.
Цифровой датчик в камере работает с фильтрами перед пикселями, и обычно существует три типа фильтров. Они выбраны с кривыми отклика, максимально приближенными к рисунку (а) выше, чтобы имитировать то, что видит человеческий глаз.
Однако с технической точки зрения нет причин, по которым мы не могли бы добавить четвертый тип фильтра, например, с пиком между синим и зеленым, как показано на рисунке (b). В следующем разделе я объясню, почему это было бы полезно для последующей обработки фотографий, даже если это не соответствует тому, что может видеть глаз.
Другой возможностью было бы добавление дополнительных каналов в инфракрасном или ультрафиолетовом диапазоне, как показано на рисунке (с), расширение спектрального диапазона камеры. (Это, вероятно, будет более технически сложным.)
Наконец, третья возможность состоит в том, чтобы разделить частотный диапазон еще более тонко, создав камеру с высоким спектральным разрешением. В этой версии обычные RGB-каналы должны были бы быть построены программно из более детализированных данных, которые дает датчик.
У меня вопрос о том, почему зеркалки обычно не предлагают ни одного из этих вариантов, кроме (а), и существуют ли доступные камеры, которые предлагают какие-либо другие. (Я спрашиваю о типе камеры, которую вы бы использовали для фотосъемки - я знаю, что существуют научные инструменты, которые предлагают такие функции.)
Почему это было бы полезно?
Я занимался редактированием черно-белых фотографий, из цветных снимков, сделанных моей DSLR. Я нахожу этот процесс интересным, потому что при редактировании черно-белой фотографии три канала RGB просто становятся источниками данных о сцене. Фактические цвета, которые они представляют, практически не имеют значения - синий канал полезен главным образом потому, что объекты на сцене различаются по количеству света, которое они отражают в этом диапазоне длин волн, и тому факту, что он соответствует тому, что человеческий глаз видит «синий» гораздо менее актуален.
Наличие трех каналов дает большую гибкость в управлении экспозицией различных аспектов конечного черно-белого изображения. При этом мне пришло в голову, что четвертый цветовой канал даст еще большую гибкость, и поэтому я удивляюсь, почему такого не существует.
Дополнительные цветные каналы были бы полезны для цветной фотографии, а также для черно-белых изображений, и по той же причине. Вы бы просто создавали каждый из каналов RGB таким же образом, как вы сейчас строите черно-белое изображение, комбинируя данные из разных каналов, представляющих свет разных частотных диапазонов. Для большинства целей это будет сделано автоматически в программном обеспечении, но это даст гораздо большую гибкость с точки зрения параметров постобработки.
В качестве простого примера того, как это может быть полезно, мы знаем, что растения очень отражающие в ближней инфракрасной области. Этот факт часто используется для создания поразительных кадров со спецэффектами, на которых растения выглядят ярко-белыми. Однако если в программном обеспечении для редактирования вы использовали инфракрасное изображение в качестве четвертого канала, оно было бы доступно для обработки цветных изображений, например, путем изменения экспозиции всех растений на изображении, при этом оставляя одни объекты с меньшим количеством ИК-отражений.
В случае инфракрасного излучения я понимаю, что существуют физические причины, по которым трудно создать датчик, который не чувствителен к ИК-излучению, поэтому цифровые датчики обычно имеют блокирующий ИК-фильтр перед ними. Но должна быть возможность создать датчик с более высоким спектральным разрешением в видимом диапазоне, который позволил бы получить те же преимущества.
Кто-то может подумать, что эта функция будет менее полезна в эпоху цифровой обработки, но я действительно думаю, что сейчас это обернется. Пределы того, что вы можете делать в цифровом виде, определяются доступными данными, поэтому я полагаю, что больший объем спектральных данных позволит использовать методы обработки, которые вообще не могут существовать без него.
Вопрос
Я хотел бы знать, почему эта функция не существует. Есть ли огромная техническая проблема при создании датчика с четырьмя или более цветными каналами, или же причина в большей степени связана с отсутствием спроса на такую функцию? Существуют ли многоканальные датчики в качестве исследовательской работы? Или я просто не прав насчет того, насколько это было бы полезно?
В качестве альтернативы, если она существует (или существовала в прошлом), какие камеры предлагали ее и каковы ее основные области применения? (Я хотел бы видеть примеры изображений!)