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La fotografía de espectro completo es un subconjunto de imágenes multiespectrales , definida entre los entusiastas de la fotografía como imágenes con cámaras de consumo de todo el espectro amplio de una película o del ancho de banda del sensor de una cámara . En la práctica, una película especializada de banda ancha/espectro completo captura la luz visible y la luz infrarroja cercana , comúnmente conocida como " VNIR ". [1]
Las cámaras digitales modificadas pueden detectar algo de ultravioleta , todo el espectro visible y gran parte del infrarrojo cercano, ya que la mayoría de los sensores de imágenes digitales son sensibles entre aproximadamente 350 nm y 1000 nm. Una cámara digital disponible en el mercado contiene un filtro de espejo caliente infrarrojo que bloquea la mayor parte del infrarrojo y un poco del ultravioleta que de otro modo sería detectado por el sensor, reduciendo el rango aceptado de aproximadamente 400 nm a 700 nm. Reemplazar un espejo caliente o un filtro de bloqueo de infrarrojos por un paso de infrarrojos o un filtro de transmisión espectral amplia permite que la cámara detecte la luz de espectro más amplio con mayor sensibilidad. Sin el espejo caliente, los elementos rojo, verde y azul (o cian, amarillo y magenta) del conjunto de filtros de color colocados sobre los elementos del sensor pasan cantidades variables de ultravioleta e infrarrojos que pueden registrarse en cualquiera de los colores rojo, verde o canales azules dependiendo del sensor particular que se utilice y de los tintes utilizados en el filtro Bayer. Se puede utilizar una cámara de espectro completo convertida para fotografía ultravioleta o fotografía infrarroja con los filtros adecuados.
Los usos de la fotografía de espectro completo incluyen fotografía artística , geología , ciencia forense y aplicación de la ley, e incluso algunos usos afirmados en la caza de fantasmas .
La fotografía de espectro completo tiene sus raíces en las imágenes espectrales , tanto multiespectrales como hiperespectrales , que comenzaron ya a finales de los años 1950 y principios de los años 1960 como medio para la teledetección geológica y militar . La película pancromática de banda ancha ha estado disponible en varias formas desde la década de 1920, cuando aún quedaba cierta sensibilidad a los rayos UV e IR en las emulsiones disponibles comercialmente. Las primeras películas en color a veces incluían una banda de color más ancha que las emulsiones fotográficas comerciales recientes , y pueden reconocerse por los tonos de color más rojizos o limitados de las primeras impresiones en color (que no deben confundirse con el desvanecimiento de la impresión).
A finales de la década de 1990, los fotógrafos entusiastas comenzaron a tomar fotografías infrarrojas con cámaras digitales, lo que requirió exposiciones prolongadas o la eliminación del espejo caliente interno . La mayoría reemplazó el espejo caliente con un filtro de paso de infrarrojos del mismo espesor óptico (para retener el enfoque) y deja pasar solo luz infrarroja para lograr resultados vistos con películas infrarrojas en blanco y negro. Alrededor del año 2000, el ingeniero electroóptico David Twede, que ya se dedicaba a la teledetección espectral infrarroja y VNIR, se aventuró en el arte de la fotografía de espectro completo, utilizando una cámara digital modificada para explorar imágenes espectrales más amplias y desarrollando un estilo artístico al utilizarla. Alrededor de 2003, los fotógrafos forenses que utilizaban cámaras diseñadas para fines específicos comenzaron a modificar las cámaras digitales disponibles en el mercado para adquirir herramientas menos costosas. Los entusiastas de la caza de fantasmas utilizan la fotografía de espectro completo , aunque no se ha demostrado que se hayan fotografiado fenómenos psíquicos con fotografía de espectro completo o infrarroja.
Hoy en día, hay algunos lugares que modifican las cámaras digitales para dejar pasar una luz amplia y de espectro completo para obtener imágenes espectrales completas. Algunas cámaras DSLR, como la Fujifilm FinePix IS Pro, están diseñadas específicamente para un uso de espectro completo y responden desde aproximadamente 1000 nm (IR) a 380 nm (UV).
Se pueden fabricar sensores digitales y películas fotográficas para registrar la radiación ultravioleta (UV) e infrarroja (IR) no visible. En cada caso, generalmente requieren equipos especiales: cámaras digitales reconvertidas, filtros específicos, lentes de alta transmisión, etc. Por ejemplo, la mayoría de las lentes fotográficas están hechas de vidrio y filtran la mayor parte de la luz ultravioleta. En su lugar, se deben utilizar costosas lentes de cuarzo. Las películas infrarrojas se pueden filmar en cámaras estándar utilizando filtros de paso de infrarrojos, aunque el enfoque debe compensar el punto focal infrarrojo.
Una cámara digital convertida generalmente requiere que se retire el espejo infrarrojo caliente y se reemplace por un vidrio espectralmente plano de banda ancha de la misma longitud de trayectoria óptica . Los tipos de vidrio típicos utilizados incluyen Schott WG-280 y BK-7, que transmiten hasta un 90% desde aproximadamente 300 nm hasta más de 1000 nm. Quitar el espejo caliente es tedioso y puede requerir herramientas especiales y salas limpias. [2]
Una vez que la cámara es sensible al espectro completo, se pueden usar filtros externos para filtrar selectivamente partes de los rayos UV, visibles e infrarrojos para lograr diversos efectos. Por ejemplo, se puede utilizar un rojo estándar #25a para incluir luz roja y luz infrarroja juntas, produciendo imágenes de color de dos tonos particularmente fuertes de naturaleza rojiza, excepto cuando el infrarrojo es alto y se muestra como cian. Otro ejemplo, el uso de filtros UV/IR como el 18A o el U-330 produce una imagen de dos o tres tonos en la que dominan los azules y los amarillos. Se ha afirmado que los filtros menos comunes brindan una variedad de efectos de color que van desde diversos follajes en colores pastel y cielos azules profundos hasta efectos surrealistas del cielo y el suelo, aunque es probable que se requiera procesamiento de imágenes digitales para lograr los efectos completos. Un problema con la fotografía de espectro completo, ya sea en película o en fotografía digital, es la aberración cromática producida por la información de banda ancha. Es decir, diferentes espectros, incluidos el ultravioleta y el infrarrojo, se enfocarán en diferentes puntos focales, produciendo imágenes borrosas y efectos de bordes de color, dependiendo de la distancia focal utilizada. Existen lentes especializados como el Nikon 105mm f4.5 UV-Nikkor que están diseñados para eliminar esta aberración cromática.
Es importante tener en cuenta que, si bien el sensor de la cámara convertido es capaz de grabar tanto en la región ultravioleta como en la infrarroja, cuando la luz mixta llegue al sensor, serán las ondas infrarrojas más largas las que predominarán en la grabación. Es posible que se registre poca o ninguna luz ultravioleta de onda corta a menos que se aplique un filtrado selectivo para cortar parte o toda la luz infrarroja. La luz infrarroja de onda larga también puede eliminar una cantidad considerable de la luz visible en las áreas azul y verde en una fotografía de espectro completo. De manera similar, si la luz infrarroja se bloquea por completo, la luz visible puede anular la grabación de la luz ultravioleta. Por lo tanto, no se puede realizar ninguna fotografía verdaderamente de espectro completo.
La fotografía de espectro completo logra diversos efectos y colores surrealistas a partir de la interacción de la reflectividad (UV, visible, IR) de la naturaleza y los materiales creados por el hombre y la transmisión espectral específica de los filtros rojo, verde y azul de la cámara. La adición de filtros externos reducirá y enfatizará diferentes interacciones, produciendo diferentes efectos.
La fotografía de espectro completo se utiliza para la fotografía artística y puede producir colores similares a las películas en color visible, pero con un brillo y una tonalidad similares a las de las fotografías infrarrojas . La mayor parte del arte de espectro completo es el de paisajes. También se está construyendo un movimiento para la fotografía artística humana con fotografía de espectro completo, que captura a una persona real interactuando con un paisaje surrealista. Arte fotográfico de espectro completo se exhibe en galerías de Colorado y Florida. [ cita necesaria ]
Las cámaras hiperespectrales y la mayoría de las multiespectrales son caras y difíciles de operar, y requieren la adquisición de una computadora y un laborioso posprocesamiento. Las cámaras digitales modificadas con el filtrado adecuado aprovechan una detección espectral limitada para fines geológicos / mineralógicos , agrícolas y oceanográficos. La mayoría de las cámaras de consumo conservan los microfiltros rojo, verde y azul, lo que limita su utilidad en la obtención de imágenes científicas.
Las imágenes forenses a menudo utilizan cámaras de espectro completo para enfatizar materiales no visibles que tienen reflectividades más diversas en el ultravioleta y el infrarrojo. Las aplicaciones incluyen tintas no visibles (uv e ir), suelo alterado (uv e ir), residuos de disparos (ir), fluidos corporales (uv), fibras, etc. De manera análoga a la ciencia forense, se están explorando cámaras de espectro completo para mejorar las fotografías. grabaciones de hallazgos arqueológicos.