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Rincón tecnológico: filtración infrarroja para cámaras digitales

Filtración infrarroja para cámaras digitales

Hasta ahora, en publicaciones anteriores, he cubierto la utilidad de los polarizadores, la densidad neutra y los filtros de efectos suaves como bastante útiles en el ámbito digital. El último tipo de filtro que cubriré en el Tech Corner (por ahora) es el infrarrojo o IR para abreviar.

Lo que podemos y no podemos ver

El espectro visible contiene toda la luz que podemos, como seres humanos, “ver” e incluye todos los colores del arco iris. Fuera de la capacidad de respuesta de nuestra retina se encuentran longitudes de onda más cortas y más largas de lo que podemos ver. Ultravioleta (UV para abreviar) contiene longitudes de onda más cortas que el color violeta, o 400 nm. IR contiene longitudes de onda más largas que el color rojo, aproximadamente 700 nm de longitud de onda).

Hay aplicaciones en las que los sujetos de imágenes iluminados por frecuencias fuera de nuestro espectro visible pueden ser deseables o incluso obligatorios.

Las aplicaciones forenses de la fotografía de evidencia de imágenes se benefician de lo que no podemos ver con nuestros ojos, pero son muy reveladoras cuando se iluminan y fotografían con rayos UV o IR. Personalmente, he estado involucrado en la venta de sistemas digitales en los que, por ejemplo, el Servicio Secreto usó imágenes de infrarrojos para examinar firmas alteradas en cheques y falsificaciones de “dinero gracioso”. Las longitudes de onda más largas penetran el papel y otras superficies translúcidas más profundamente que la luz visible, revelando lo que el ojo no puede ver.

En los días de antaño

Con el uso de película (basada en haluro de plata) como nuestro medio de grabación, la sensibilidad y la capacidad de grabación estaban fuertemente sesgadas hacia las longitudes de onda más cortas, como el azul. De hecho, la película típica es altamente reactiva a los rayos UV y es solo una de las razones por las que se recomienda encarecidamente un filtro UV al fotografiar al aire libre cuando el sol arrojaría cantidades significativas de rayos UV. Normalmente, los rayos ultravioleta se dispersarían eficazmente por el vapor de agua en la atmósfera e inhibirían la claridad de las imágenes a larga distancia.

Las películas, aunque reactivas a los rayos UV, eran relativamente insensibles a longitudes de onda más largas. Como tal, se necesitaron muchos años después del progreso inicial de la creación de la película para lograr una imagen uniforme de la luz roja de manera significativa. De hecho, las películas ortocromáticas, que son completamente ciegas al rojo, todavía se usaban hasta hace poco en aplicaciones de cuarto oscuro cuando los filtros rojos creaban máscaras. La “máscara rápida” en Photoshop sigue siendo un eco visual de esta herramienta.

IR fue una verdadera lucha para el cine. A lo largo de los años se fabricaron varias películas, incluidas las de Kodak. Película infrarroja de alta velocidad Kodak (Solo 35 mm), así como Película Konica 750nmIR Fabricado en rollos de 35 mm y 120. Las clasificaciones ASA (ahora llamadas ISO) eran muy bajas, del orden de 12, por lo que las exposiciones eran muy largas y la película era bastante granulada. También hubo otros (como Agfa, Ilford), aunque estos están descontinuados. Si bien todavía es posible obtener películas de infrarrojos, existen una serie de desafíos para usarlas, incluida la demanda de cargar la película en la oscuridad total, debido a la falta de recubrimientos antihalación.

¡Regreso al futuro!

¡Entra en el reino digital! El silicio es tremendamente reactivo a los rayos infrarrojos y relativamente insensible a los rayos ultravioleta. Prácticamente todos los sensores de las cámaras digitales deben protegerse con un filtro de bloqueo de infrarrojos dedicado para lograr un color preciso o se verán inundados por el efecto de los infrarrojos incluso a través de los filtros de color.

Sin embargo, si el objetivo es obtener imágenes de infrarrojos, el silicio es muy superior a cualquier cosa creada en la época del cine. Hay tanta reacción a los infrarrojos en la mayoría de los sensores e incluso CON el bloqueador de infrarrojos en su lugar, todavía es posible colocar un Filtro Kodak Wratten 87Co B + W 093 (opaco a toda la luz visible y negro a nuestros ojos) sobre la lente de casi todas las cámaras digitales y aún así poder crear una imagen en ese espectro. Más sobre esto más adelante …

Pero, si el filtro de infrarrojos incorporado se quita de un sistema de cámara (generalmente instalado en la parte superior del sensor), entonces se convierte en un dispositivo ideal para obtener imágenes perfectas en longitudes de onda más largas de lo que nuestros ojos perciben. Puede permitirnos ver en esas imágenes lo que sería “la oscuridad”. Quizás aún más importante, nos permite ver cómo todo en el mundo reacciona a la luz fuera de nuestro rango visible y, en el proceso, crear imágenes de apariencia “de otro mundo” a partir de sujetos comunes.

La imagen en IR usando película puede tomar la forma de color o blanco y negro, pero la imagen en digital es casi exclusivamente una experiencia en blanco y negro. Si bien es perfectamente posible diseñar una cámara desde cero utilizando filtros de separación que crean colores falsos (que parecen imágenes RGB, que es lo que hace la película de infrarrojos en color) y filtrando por diferentes rangos dentro del ámbito de los infrarrojos, casi todas las imágenes capturadas por un dispositivo digital La cámara se mostrará como una imagen en blanco y negro.

La magia espeluznante de las imágenes IR es que las cosas que parecen completamente negras a nuestros ojos pueden ser claras o blancas dentro de IR. Muchos árboles y tipos de follaje suelen tener un tono medio gris en las conversiones estándar de blanco y negro, pero aparecen casi blancos en las imágenes de infrarrojos, casi como si se iluminaran por sí mismos.

Imagen IR, tomada con estándar (cámara no convertida) usando una exposición prolongada a través de un filtro 77 mm B + W 093. © 2018 Steven Inglima

No es solo con fines científicos y forenses que podemos disfrutar mirando las partes del espectro en las que normalmente no podemos ver.

Como se mencionó, todavía es posible crear imágenes dentro del espectro IR sin modificar una cámara en absoluto. Aunque el filtro de bloqueo de infrarrojos instalado es muy eficaz en la mayoría de las DSLR actuales, existe una pequeña fuga de infrarrojos que permitirá crear una imagen tenue cuando se utilice un filtro de infrarrojos sobre la lente. Este método se usa mejor con una cámara que tiene una capacidad de “vista en vivo”, ya que un paso de infrarrojos solo es opaco para nuestros ojos y no permite ver a través del visor convencional.

Si bien actualmente no tengo una cámara convertida, mis experimentos con este método me han convencido de que realmente quiero una.

Las imágenes que se presentan a continuación se toman con una DSLR convencional utilizando un filtro B + W 093 de 77 mm sobre la lente, que no deja pasar ninguna luz visible. Su transmisión es solo del 1% a 800 nm, aumentando al 88% a 900 nm. Debido a la densidad neutra creada al hacer que un IR pase solo sobre la lente y un bloque de IR sobre el sensor, mis pruebas indican que al usar este método para fotografiar en IR, se requieren alrededor de 14 paradas de compensación. Afortunadamente, la mayoría de las cámaras digitales funcionan satisfactoriamente con ISO en el rango 2000-4000, lo que, en combinación con una exposición prolongada bloqueada en un trípode, permite la posibilidad de tomar fotografías con rayos infrarrojos al mediodía o al sol. Es como fotografiar en el siglo XIX (¡excepto que tenemos vista en vivo y revisión instantánea!)

Vista dividida de la misma escena con y sin filtración de infrarrojos. La mitad de IR es una exposición larga con la misma cámara y el filtro 093. © Steven Inglima 2018

También es importante tener en cuenta que las longitudes de onda más largas se refractan menos que las más cortas (eso es lo que hace que el color de un prisma se extienda). Por lo tanto, el IR se enfocará en una configuración de enfoque diferente en la lente que la luz visible. En los viejos tiempos, a los lentes se les daba una marca de infrarrojos para esta compensación, pero si puede enfocar usando la vista en vivo (en la pantalla), la compensación es innecesaria.

© 2018 Steven Inglima

Exposición prolongada usando SLR estándar (no convertido) pero a través de un filtro IR B + W 093. © 2018 Steven Inglima

Lo que es realmente interesante es ver las relaciones entre los valores de luminancia cuando se toman imágenes en las longitudes de onda largas. Se diferencia de ver una imagen capturada en color de luz visible y luego convertida a blanco y negro. El follaje normalmente refleja los rayos infrarrojos y parece casi blanco. Como resultado, los paisajes son algo fantasmales. Algunas cosas que aparecerían negras en una foto convencional serán claras y viceversa

IR y personas

La piel y el cabello humanos también se ven bastante diferentes cuando se ven en IR. Puede hacer que una foto de personas se vea bastante diferente de lo que normalmente verías en un retrato.

© 2007 Ken Sklute

© 2007 Ken Sklute Capturado con una SLR convertida para capturar IR y solo IR cercano – imagen cortesía del fotógrafo Ken Sklute

Apertura de ojos y mente

No es caro comenzar a experimentar con la fotografía de espectros alternativos, especialmente si todo lo que está agregando es un filtro a su cámara ya existente. Y, por supuesto, si tiene la paciencia suficiente para bloquear la cámara en un trípode y soportar exposiciones de 20 segundos y un enfoque de visualización en vivo atenuado. Pero, ¡los resultados que alteran la mente y la visión pueden valer la pena!

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