红外摄影基础

第一章基础科普

1、感知多彩世界——光线的秘密

麦克斯韦从法拉第电场可以转变为磁场且反之亦然这一发现着手。他采用了法拉第对于力场的描述，并且用微分方程的精确语言重写，得出了现代科学中最重要的方程组之一。它们是一组8个看起来十分艰深的方程式。世界上的每一位物理学家和工程师在研究生阶段学习掌握电磁学时都必须努力消化这些方程式。

随后，麦克斯韦向自己提出了具有决定性意义的问题：如果磁场可以转变为电场，并且反之亦然，那若它们被永远不断地相互转变会发生什么情况？麦克斯韦发现这些电—磁场会制造出一种波，与海洋波十分类似。令他吃惊的是，他计算了这些波的速度，发现那正是光的速度！在1864年发现这一事实后，他预言性地写道：“这一速度与光速如此接近，看来我们有充分的理由相信光本身是一种电磁干扰。”

这可能是人类历史上最伟大的发现之一。有史以来第一次，光的奥秘终于被揭开了。麦克斯韦突然意识到，从日出的光辉、落日的红焰、彩虹的绚丽色彩到天空中闪烁的星光，都可以用他匆匆写在一页纸上的波来描述。

今天我们意识到整个电磁波谱——从电视天线、红外线、可见光、紫外线、X 射线、微波和γ射线都只不过是麦克斯韦波，即振动的法拉第力场。

人类肉眼所能看到的可见光只是整个电磁波谱的一部分。电磁波之可见光谱范围大约为390～760nm。波长在760nm以上到1000nm左右的电磁波称为“红外线”。

在390nm到400nm左右的称“紫外线”。红外线和紫外线不能引起视觉，但可以用光学仪器或摄影方法去量度和探测这种发光物体的存在。所以在光学中光的概念也可以延伸到红外线和紫外线领域。

光谱可参考下图：

图1 光谱

2、猫眼看世界——视觉之外的魅力

猫的色觉常为人们所忽略，以为它们生活在黑白世界里。的确，猫无法像人类那样分辨丰富的色彩——人类视网膜拥有红、绿、蓝三种视锥细胞，正是这些基本的“三原色视觉细胞”赋予动物感知色彩世界的能力，但是，猫的视锥细胞只有绿色和蓝色两种。这样，猫只能分辨有限的颜色，例如灰色和绿色、蓝色、黄色。

但是这不妨碍它们生活得有滋有味，要知道，大多数哺乳动物都只拥有两种视锥细胞。扯一点题外话，人类感知的色彩也是不够充分的——如果跟鸟类比的话。鸟类有四种视锥细胞，额外的一种能感知紫外线，这让它们的世界远比人类的来得斑斓。

你能想象那是多么奇丽的世界吗，就像我们很难想象四维空间一样。

猫色彩感的牺牲换取的是它超级强大的夜视能力。在黑暗中，视锥细胞就开始罢工，这个时候，视网膜中的视杆细胞就上场，这种细胞无法感知色彩，因而在黑夜里我们看到的东西都是黑白的。猫的视杆：视锥细胞的比例是25：1，而人类只有4：1，因而当切换到黑夜，猫就变得比人类更为灵敏。

3、扩展人类视觉世界——红外摄影

我们通常所接触的摄影，是可见光摄影，是利用可见光来形成影像的一种技术。

电磁波的波长从数千米的电磁波，直到只有十亿分之一微米的γ射线，范围非常广，而可见光只是其中很小的一段范围。既然可见光是电磁波的一种，可见光能够成像，其他电磁波是否也能够成像呢？

答案是肯定的。几乎所有波长的电磁波都能够形成影像，只是获得这种影像的手段不同而已，医疗上常用的透视成像就是利用X光成像，工业产品探伤会利用到γ射线成像，天文研究中的射电望远镜就是利用无线电波成像。

那么进行红外线摄影的理由何在呢？分析一下人眼看到最亮的物体，如蓝色的水面和天空，它们并不能反射更多的红外光，这样虽然在普通黑白胶片的成像很正常，在红外线胶片就呈现出较黑的颜色。而树木和草地因叶绿素可以大量反射红外线而发白，以此来达到超乎现实的意境。红外线不仅为摄影提供了特殊的创作手法，同时由于它的透射率高，遇到雾天及烟尘远景也可以拍清楚，在科研中常用于勘探和军事侦察。利用红外线具有穿透图画表层深入颜料内部的特性，它还可以为大师们的名画判断真伪。

在数码摄影诞生之前，拍摄红外照片需要使用专门的红外胶片。胶片的感光特性是可以通过调整其化学成分进行控制的，早期从事过黑白摄影的朋友都知道，黑白胶片有分色胶片与全色胶片之分，分色胶片只对某一种特定颜色的光线感光，全色胶片则对所有的可见光感光，而红外胶片就对特定波长范围的红外线特别敏感。

使用红外胶片拍摄和冲印的技术难度都较大，成本也高，普通摄影爱好者很少有条件去尝试，多用于科研、刑侦、军事等领域。

随着数码相机的出现及普及，大家注意到CCD CMOS 都能感应包括可见光,紫外和近红外在内的光线, 只不过各个波长的光线敏感的程度不同。自此，魅力无穷的红外摄影开始走向小部分摄影爱好者。

下图是柯达KAF-8300 CCD 的感光曲线。

图2 KAF-8300 CCD感光曲线

4、如梦似幻的世界——红外摄影魅力初探

由于红外摄影在艺术摄影领域，尤其在风光摄影领域也有非常独特的表现力，成像效果相当特殊，也使得许多摄影爱好者为之痴迷。下面是一组爱好者所拍摄的红外风光片作为枯燥的科普部分结束。

图3-6 纯红外摄影

图7-12 半红外（伪红外、彩色红外）摄影

第二章相机改机基础

1、什么相机能够实现红外拍摄

严格来说所有数码相机都能改成红外相机, 甚至手机上的摄像头都可以改。只是效果好与不好的问题, 那么哪些数码相机比较适合改装成红外相机呢?

1.1 数码单反相机（DSLR）

几乎所有机型都适合改装成红外相机, 只有一点需要说明：有些单反相机改装成红外相机后, 自定义白平衡不能成功, 如果拍摄JPG 后期就很麻烦, 对画质影响很大, 这个时候建议使用RAW格式进行拍摄, 后期可以在软件中调整色温和色调。自定义白平衡不能成功的机型不多, 遇到的机型有尼康D40、D3 。佳能全系列、宾得全系列、尼康绝大部分型号，索尼的A100、 A200 、A700 、A350 (其他机型未知) 自定义白平衡都没有问题。

1.2 数码相机（DC）

需要选择有以下功能配置的机器：

a)有自定义白平衡功能, 或者能支持RAW的机型；

b)大CCD的相机, 建议尽量选择具有1/1.8 英寸以上CCD的DC机型, 如果是小

CCD , 建议像素不要太高;

c)镜头的变焦比不要太大, 一般6倍以内为宜. 变焦比大影响画质, 出现热斑的

几率也要高一些。当然也有大变焦效果也不错的机器, 如佳能PRO1，富士9600。

d)具有手动对焦功能.在DC改机之后，可能由于替代镜片和原低通滤镜厚度不一

造成无法对焦。也有可能因为红外线与可见光折射率的差异导致焦点偏移。具

有手动对焦的机器在近距离拍摄时将发挥一定作用。

e)热斑问题：有些DC改成红外相机后, 因为镜头的关系,会产生热斑。此类情况

出现的较少但一旦出现该问题几乎不可能解决。

可能大多数人和我一样，对于红外摄影的阶段性是这样：好奇——动手——提升——痴迷。对于入门者而言，红外摄影相对于传统摄影有很大的不同。测光、构图、取材等都是一次全新的尝试。对于这部分朋友建议使用价格非常便宜的入门机体验练手，再进入较为专业的提升阶段。同传统数码摄影一样, DC 的画质都无法和单反相比, DC的优点在于便携性, 选择一台比较称心的DC 还是很重要的。