امواج مادون قرمز (Infrared radiation) حدود سال 1800 میلادی توسط ستاره‌شناسی به نام ویلیام هرشل (William Herschel) کشف شد. او هنگام کار بر روی دماسنج، متوجه نوعی تابش نامرئی شد که انرژی کمتری نسبت به نور قرمز در ناحیه‌ی مرئی داشت. امروزه می‌دانیم که این تابش همان مادون قرمز یا فروسرخ است و بخش عمده‌ای از انرژی خورشید به‌صورت موج‌های مادون قرمز به زمین می‌رسد؛ تابش‌هایی که نقش مهمی در تنظیم آب‌وهوای زمین ایفا می‌کنند.
دوربین مادون قرمز با استفاده از اشعه‌ی الکترومغناطیسی با فرکانس پایین، گرما را تشخیص داده و به تصویر تبدیل می‌کند. این دوربین‌ها برای ثبت تصویر نیازی به نور مرئی ندارند و تنها به گرمای ساطع‌شده از سطوح وابسته‌اند. بنابراین، حتی زمانی که سوژه قابل مشاهده نیست اما از خود گرما آزاد می‌کند، می‌توان از عکاسی مادون قرمز استفاده کرد. این نوع عکاسی، یکی از تکنیک‌های خاص در سبک‌های عکاسی هنری و خلاقانه است که در آن نور مرئی حذف شده و فقط پرتوهای فروسرخ ثبت می‌شوند.
در این مقاله از سایت جمهوری هنر، به بررسی علمی و کاربردی این تکنیک پرداخته‌ایم و کاربردهای آن را در زمینه‌های هنری، مستند و حتی امنیتی مرور خواهیم کرد.
واژه‌شناسی
موج یا تابش مادون قرمز که به‌صورت مختصر به آن IR گفته می‌شود، یک موج الکترومغناطیسی است که بین دو ناحیه از موج‌ها یعنی امواج رادیویی و نور مرئی قرار دارد. به این دلیل که طول‌موج امواج مادون قرمز از ناحیه مرئی بالاتر است، چشم انسان نمی‌تواند این موج را تشخیص دهد. به ناحیه مادون قرمز (Infrared)، ناحیه مرئی (Visible) و فرابنفش (Ultraviolet)، ناحیه اپتیکی گفته می‌شود. چون واژه اپتیک(Optic) غالباً نور معنا می‌شود، به امواج مادون قرمز (IR)، نور مادون قرمز هم گفته می‌شود.
تاریخچه عکاسی مادون قرمز
در قرن بیست اولین کوشش‌ها برای عکاسی مادون قرمز با استفاده از صفحات فیلم خاص انجام گرفت. در زمان جنگ جهانی اول، عکاسی مادون قرمز بسیار مهم به‌حساب می‌آمد؛ چون عکس‌هایی که با بخش مادون قرمز از امواج گرفته می‌شدند، می‌توانستند تاثیر غبار را در تصاویر به‌شدت کم کنند.
در زمان دهه 30 و 40 میلادی فیلم سازها انواع متفاوتی از فیلم حساس به تابش مادون قرمز را معرفی کردند که باعث شد، عکاس‌های آماتور و فیلم‌سازهای هالیوودی به این اشعه بیشتر از قبل گرایش یابند. ارتش کشورها نیز سعی کردند، در این زمینه پیشرفت کنند تا در طول جنگ جهانی دوم از این تابش و عکاسی مادون قرمز به نفع خود استفاده کنند. در دهه‌ی 60 میلادی عکاسی مادون قرمز در شرایط جدیدی استفاده می‌شد و یک‌سری از خواننده‌های برتر در آن دوران مانند «Grateful Dead» و «Jimmy Hendrix» با استفاده از این سبک عکاسی در کاور آلبوم‌های خود سبب معروفیت عکاسی مادون قرمز شدند. در آن زمان عکاس‌های استخدام شده توسط مقامات انتظامی هم از عکاسی مادون قرمز برای شناسایی و به‌دست آوردن مدارکی که با چشم انسان قابل تشخیص نبودند، استفاده می‌کردند.
خصوصیات نور IR
منظور از اشعه ir در واقع مادون قرمز (Infrared) است. این اشعه بین دو ناحیه امواج رادیویی و ناحیه مرئی قرار گرفته و طول‌موج آن از نور مرئی بالاتر و از امواج رادیویی کوتاه‌تر است. مادون در لغت به معنی پایین است و مادون قرمز یعنی نوری که از نظر فرکانس پایین‌تر از نور قرمز است.
اشعه فروسرخ از جمله نورهای نامرئی است که کاربردهای فراوانی دارد. به‌طورکلی می‌توانیم امواج نامرئی فروسرخ را به سه محدوده تقسیم‌بندی کنیم که شامل:
- طول‌موج NIR که محدوده آن از ۷۰۰ تا ۸۱۰ نانومتر است.
- طول‌موج IR که محدوده آن ۸۱۰ تا ۳۰۰۰ نانومتر است.
- طول‌موج FIR که دارای محدوده ۳۰۰۰ تا ۱۰۰۰۰۰ نانومتر است.
گزینه‌های عکاسی مادون قرمز
سه روش برای این نوع از عکاسی وجود دارد:
استفاده‌کردن از فیلم مادون قرمز
نخستین راهی که در عکاسی با نور مادون قرمز توسعه پیدا کرد، این روش از عکاسی بود و برای مدت‌زمان زیادی این روش تنها راه برای عکاسی با نور مادون قرمز بود. این سبک عکاسی نیازمند وجود فیلم تخصصی، به کار بردن فیلتر مادون قرمز روی لنز و توسعه تخصصی بود؛ اما چون پیداکردن فیلم سخت است، امروزه خیلی از این روش استفاده نمی‌شود.
از عیب‌های این روش می‌توان به اینکه پیداکردن فیلم و جلوگیری از مه شدن آن دشوار است و به نوردهی و براکت فوکوس نیاز دارد، اشاره کرد؛ اما به‌هرحال این روش حالت نوستالژیک دارد.
به‌کاربردن دوربین دیجیتال با فیلتر لنز مادون قرمز
این روش قابل‌انجام است؛ چون سنسورهای دیجیتال مدرن به طول‌موج‌های بین ۳۰۰ تا ۱۲۰۰ نانومتر حساس هستند. می‌توان فیلترهای عکس مادون قرمز را روی حسگرهایی تعبیه کرد که بتواند نور UV و IR را فیلتر نماید. البته باید دانست که این فیلترها کامل نیستند. پس با گذاشتن یک فیلتر 720 IR روی لنز و گرفتن نوردهی طولانی، می‌توان با بعضی دوربین‌ها عکس با نور مادون قرمز گرفت.
از جمله خوبی‌های این روش این است که این راه برای آزمایش عکاسی مادون قرمز ارزان‌ترین راه است. از جمله معایب آن می‌توان به اینکه به نوردهی طولانی و به سه‌پایه نیاز دارد و همچنین به تاری حرکت و نوردهی و براکت فوکوس و اینکه گزینه‌های فیلتر کمتری دارد، نیز اشاره کرد.
به‌کاربردن دوربین تبدیل مادون قرمز
با جداکردن فیلتر برش نور مادون قرمز که روی سنسور تعبیه شده است و جایگزین‌کردن آن با فیلتر عبور مادون قرمز، دوربین به طور کامل به طیف نور مادون قرمز حساس می‌شود. این تبدیل مادون قرمز نیازمند نوردهی است و فیلترهای لنز را از بین می‌برد.از جمله مزیت‌های این روش داشتن زمان نوردهی معمولی، استفاده از دوربین معمولی، گزینه‌هایی برای فیلتر بیشتر و نتایج شفاف‌تر است؛ ولی این روش از استفاده از فیلتر گران‌تر است.
تبدیل DSLR برای عکاسی مادون قرمز
دوربین‌های DSLR برای عکاسی IR اختصاصی شده‌اند. در این زمان نیاز است که فیلتر مسدودکننده IR که در مقابل سنسور دوربین DSLR شما قرار دارد، جدا شود و فیلتری به‌جای آن قرار گیرد که فقط نور مادون قرمز از آن عبور کند. این به این معناست که فیلتر IR خارجی تعبیه شود و آن فیلتر جایگزین فیلتر مسدودکننده IR شود.
عکاسی مادون قرمز
عکاسی مادون قرمز روشی است که در آن قسمت مرئی طیف نوری حذف می‌شود و فقط پرتوهای فروسرخ ثبت می‌شوند. عکاسی با نور مادون قرمز طرف‌داران زیادی بین هنرمندان برای گرفتن عکس‌های هنری زیبا دارد؛ چون به‌گونه‌ای ماورایی به نظر می‌رسد. علاوه بر جذابیت عکاسی با نور مادون قرمز، عکاسی مادون قرمز در موضوعات دیگر هم کاربرد دارد. تعداد زیادی از مواد و رنگ‌ها در نور مرئی و نور مادون قرمز شبیه هم دیده نمی‌شوند و از این موضوع می‌توان برای شناسایی استتار، شناسایی پول‌های تقلبی یا برای بازیابی اسناد استفاده مفید کرد. عکاسی با نور مادون قرمز در علم فیزیک نیز کاربرد دارد و از آن برای ثبت عکس از ستارگان محبوب استفاده می‌شود؛ چون بعضی از ستارگان تنها زمانی قابل‌تشخیص و دیده‌شدن هستند که در معرض طیف IR یا UV قرار بگیرند.
لنزهای مورداستفاده
بهترین لنزها که در محدوده نور مرئی بهترین عملکرد را دارند، در دنیای IR، می‌توانند در دنیای مادون قرمز خوب کار نکنند. برعکس، لنزهای ارزان‌قیمت که در محدوده مرئی کیفیت زیادی ندارند، ممکن است در محدوده فروسرخ بهتر عمل کنند. به‌طورکلی کار اصلی لنز جمع‌آوری نور منعکس شده از جسم روشن و تمرکز آن بر روی CCD است.
تفاوت بین لنز مادون قرمز و لنز نور مرئی، اول از همه کاربرد متفاوت است:
در یک محیط نظارتی که به مکمل‌های نور مادون قرمز نیاز ندارد، می‌توان از لنزهای معمولی استفاده کرد. در محیط‌های نظارتی با نور مکمل مادون قرمز، اگر می‌خواهید تصویربرداری بهتر و مناسب‌تری داشته باشید، باید از لنز مادون قرمز استفاده کنید؛ اما برای تکمیل نور مادون قرمز باید لنزهای معمولی را به کار بگیرید. باید دانست قیمت لنزهای مادون قرمز حرفه‌ای چندبرابر لنز معمولی است و به این دلیل که لنز مادون قرمز برای تصویربرداری در شب و صبح استفاده می‌شود، تصویر بسیار شفاف‌تر است.
ادیت عکس‌های مادون قرمز
فاکتورهای فراوانی روی عکاسی مادون قرمز و گرفتن عکس‌های خوب تاثیرگذار است که عبارت‌اند از:
- مقدار نور مادون قرمز
- حسگر مربوط به دوربین
- نوع لنز استفاده شده
- طول‌موج فیلتر مادون قرمز
- نوع فایل عکس
- وایت بالانس مورداستفاده در ابتدای جریان کار مادون قرمز
- اگر شما فیلتر مادون قرمز روی لنز دوربین استفاده می‌کنید، نوع و قدرت فیلتر کاهش IR که باعث نرسیدن بیشتر امواج نور مادون قرمز به حسگر می‌شود، نیز حائز اهمیت است و روی چگونگی کارکردن شما تاثیر می‌گذارد.
نرم‌افزارهایی برای ادیت عکس‌های مادون قرمز استفاده می‌شود و همچنین فتوشاپ یک قابلیت لازم در ادیت عکس‌های مادون قرمز است. نرم‌افزار GIMP هم یک Channel Mixer دارد. به همین علت اگر نمی‌خواهید از فتوشاپ استفاده کنید، GIMP جایگزین مناسبی برای این کار است. گفته می‌شود که هنرمندانی که به عکاسی مادون قرمز علاقه دارند، درخواست دارند که قابلیت Channel Mixer به لایتروم هم اضافه شود؛ چون در این صورت به جز Channel Mixer تمامی ادیت‌های عکاسی مادون قرمز را می‌توانید در لایتروم انجام دهید. بعضی از هنرمندان ادعا می‌کنند که می‌توانند تنظیمات طیف رنگ را در نرم‌افزارهایی مثل Capture NX، Photoshop Elements یا Nik Viveza به انجام برسانند و به نتایج مشابهی برسند؛ اما باید بدانیم که این گزینه‌ها به‌اندازه Channel Mixer فتوشاپ انعطاف‌پذیر و سازگار نیستند.
تنظیم تراز سفیدی
این موضوع بخش مهمی در عکاسی مادون قرمز است. برای گرفتن عکس به‌صورت مادون قرمز باید تراز سفیدی را روی حالت Custom تظیم کنید و به‌عنوان‌مثال می‌توانید عکسی از گیاهان سبز نورپردازی شده توسط منبع نور اصلی را برای سنجش نمونه تراز سفیدی انتخاب نمایید.
شیوه‌های عکاسی مادون قرمز
عکاسی مادون قرمز با فیلتر مادون قرمز، نخستین و قابل‌استفاده‌ترین راه برای عکاسانی است که از دوربین‌های دیجیتالی استفاده می‌کنند. برای انجام عکاسی مادون قرمز، اولین گام خرید فیلتر است که در واقع همه نورها، به‌جز نور مادون قرمز را فیلتر می‌کند. این امر باعث ثبت یک عکس مادون قرمز بر روی حسگر دوربین شما می‌شود؛ اما این روش بسیار هم عالی و بی‌نقص نیست و این به این دلیل است که دوربین برای مقاومت در برابر نور مادون قرمز ساخته شده است و این موضوع برای یک عکاس هم نتیجه خوب و هم بد خواهد داشت. جالب است بدانید که برخی از عکاسان با ترکیب عکاسی کلاسیک و عکاسی مادون قرمز، تصاویر خلاقانه و خاصی خلق می‌کنند که ترکیبی از تکنیک‌های سنتی و مدرن به شمار می‌آید.
چون مدت‌زمان نوردهی در عکاسی مادون قرمز با کمک لنز زیاد است، نشت نور باید موردتوجه باشد و لازم است قسمت‌هایی از دوربین که امکان نوردهی را فراهم می‌کند، پوشانده شود. اگر نتوانید نوردهی را کنترل کنید، نشت نور را در نتیجه نهایی خود مشاهده می‌کنید. به‌علاوه چون دوربین نسبت به نور مادون قرمز حساسیت ندارد، شما در تصویر نهایی نویز دیجیتال خواهید داشت. ضمنا عکاس به یک سه‌پایه احتیاج دارد؛ چون باید از لرزش‌های احتمالی به وجود آمده در دوربین جلوگیری شود.
انجام عکاسی مادون قرمز به جز استفاده از فیلتر دو روش دارد ؛ یک اینکه از یک فیلتر مسدودکننده نور مرئی استفاده کنید تا فقط مادون قرمز از آن عبور کند و به حسگر برسد. دوم اینکه مسدودکننده تابش مادون قرمزی که در دوربین قرار دارد را خارج کنید تا برای همیشه به طیف بزرگ‌تری از نورهای مادون قرمز دست یابید.
عکاسی مادون قرمز از طبیعت (مانند درختان، گل‌ها، آسمان و ابرها)
در انجام عکاسی مادون قرمز اگر لوکیشن عکاسی و سوژه‌ها از درختان و گیاهان یا مناظری مثل آسمان و ابرها باشد، به‌خصوص وقتی که در آن رودخانه یا ابرهای متحرک وجود داشته باشد، نوردهی طولانی باعث می‌شود، حرکت آنها به‌صورت ابریشمی ثبت شود که جلوه‌ای بسیار زیبا به‌عکس شما می‌دهد. در عکاسی مادون قرمز از طبیعت، تعادل رنگ سفید را تنظیم نمایید تا بعد از تمام‌شدن کار، عکسی زیبا و رویایی داشته باشید. یکی از جذابیت‌های عکس‌های مادون قرمز تضاد بالای یک ساخته انسانی که به‌صورت تیره ثبت می‌شود با درختانی است که به‌صورت سفید در عکس دیده می‌شوند.
عکاسی مادون قرمز از انسان‌ها و حیوانات (مانند پرتره، مد، اکشن و ماکرو)
عکاسی مادون قرمز روشی بسیار خوب برای عکاسی پرتره است و در آن پوست بسیار لطیف‌تر به نظر می‌رسد و بسیاری از لکه‌ها ناپدید می‌شوند. برخی افراد گمان می‌کنند که این نوع عکاسی تنها برای مناظر کاربرد دارد؛ اما باید بدانند که این روش برای پرتره هم کاربرد فراوانی دارد. خلق پرتره‌هایی جذاب و خلاقانه به کمک عکاسی با نور مادون قرمز به‌راحتی امکان‌پذیر است.
در عکاسی مادون قرمز از سوژه‌های حیوانی هم استفاده می‌شود. برای مثال، خرس‌های قطبی به دلیل داشتن لایه ضخیم چربی در زیر پوست و موهای زیادی که در سطح بدنشان وجود دارد، بدن گرمی دارند و لایه خارجی بدنشان همان دمای برف‌های محیط را دارد؛ بنابراین با دوربین‌های مادون قرمز شناسایی نمی‌شوند، چون این دوربین‌ها به کمک تشخیص گرمای آزادشده از بدن موجودات زنده کار می‌کنند.
دوربین‌های مادون قرمز همچنین برای بررسی تنوع زیستی در ذخایر طبیعی و مناطق دورافتاده استفاده می‌شود و به یکی از راه‌های مهم بررسی میدانی تبدیل شده است. یکی از جذابیت‌های عکاسی مادون قرمز، تضاد بین یک ساخته انسانی که به‌صورت تیره در عکس دیده می‌شود و درختانی که به‌صورت سفید در عکس ثبت شده‌اند. جالب است که برخی از عکاسان خلاق حتی با الهام گرفتن از سبک عکاسی دکوراتیو، از ترکیب عناصر طبیعی و ساخته‌های انسانی در قاب‌های مادون قرمز استفاده می‌کنند تا تصاویری هنری و تأثیرگذار خلق کنند.
عکاسی مادون قرمز از ساختمان‌ها و شهرها (مانند معماری، خیابان، شب و پانوراما)
عکاسی مادون قرمز می‌توانست به طور قابل‌توجهی بین ساختمان‌ها و پوشش گیاهی تفاوت قائل شود و با استفاده از تصاویر ثبت شده به‌وسیله عکاسی مادون قرمز خیلی آسان و سریع اهدافی مانند کارخانه‌های مهمات پنهان شده و دیگر مکان‌های مهم و اصلی را پیدا کنند. رودخانه، نهرها، دریاچه‌ها و دیگر مسیرهای آبی ر اهم با یک‌رنگ خیلی تیره نشان می‌داد و تشخیص آنها به طور راحتی امکان‌پذیر می‌کرد.
دوربین‌های پانوراما روی سقف، دیوار و گوشه‌های دیوار نصب می‌شوند. این دوربین مجهز به حلقه‌ای از لامپ‌های IR LED است که در شرایط کم‌نور مثلا در شب، صحنه را به‌واسطه اشعه مادون قرمز روشن می‌کند.
EXIR مخفف کلمه Extended InfraRed (مادون قرمز توسعه‌یافته) است و به معنی یک فناوری است که دید دوربین مداربسته را در محیط‌های تاریک مثلا در شب بهتر می‌کند. این فناوری روشنایی متمرکز تصویر را کم می‌کند و یک الگوی مربعی‌شکل با توزیع نور یکسان ایجاد می‌کند.
دوربین‌های آنالوگ و عکاسی مادون قرمز
عکاسی مادون قرمز با دوربین‌های آنالوگ نیز ممکن است؛ ولی باید فیلم‌هایی را تهیه کرد که مخصوص این شکل از عکاسی باشند. استفاده از فیلتر مادون قرمز در این عکاسی نیاز نیست؛ چون این فیلم حساس به نور مادون قرمز است.
دوربین مادون قرمز می‌تواند بدون داشتن تماس با اشیا، دمای آنها را تشخیص دهد. در استفاده از دوربین آنالوگ مادون قرمز فیلم‌هایی به کار می‌روند که نسبت به نور منفی حساسیت دارند، یک دوربین مادون قرمز آنالوگ به طور مستقیم از انرژی بازگشته مادون قرمز بر روی فیلم خود استفاده می‌کند؛ اما یک دوربین دیجیتال انرژی را به سیگنال‌های الکترونیکی تبدیل کرده و بعد این سیگنال‌ها گرما را پردازش می‌کنند تا یک تصویر حرارتی درست روی نمایشگر نشان داده شود.
جمع‌بندی
عکس‌های گرفته شده با اشعه فروسرخ ظاهری برجسته دارند. عکاسی مادون قرمز یک روش عکاسی روبه‌رشد است و راهی مناسب برای ثبت تصاویر خلاقانه است. پیشنهاد می‌شود، اگر به این نوع عکاسی تمایل دارید، اول از فیلترها استفاده کنید تا اگر به عکاسی با نور مادون قرمز علاقه نشان دادید، به‌صورت حرفه‌ای با خرید دوربین وارد این حرفه شوید. رنگ‌ها، بافت‌ها، برگ‌ها و گیاهان، پوست انسان و سایر اشیا می‌توانند نور مادون قرمز را به شکل جالبی انعکاس دهند. روش‌هایی که نمی‌شود آنها را با راه‌هایی مثل به‌کاربردن فتوشاپ تقلید کرد. در واقع عکاسی مادون قرمز شما را قادر می‌سازد که دنیای جدیدی را ببینید؛ چون چشمان انسان نمی‌تواند نور مادون قرمز را تشخیص دهد. طیف نور فرو سرخ فراتر از آن چیزی است که به‌عنوان طیف مرئی شناسایی می‌شود.
