فیلمبرداری مادون قرمز

روزهای قدیم گذشتند؛ زمانی که برای نمایش صحنه‌های شب، کافی بود فیلم تنگستن را در دوربین قرار دهید و با دیافراگم کاملاً بسته در فضای بیرون فیلمبرداری کنید تا فیلم نور کم دریافت کند و صحنه‌ای تاریک با ته‌رنگ آبی ایجاد شود. سایه‌های شدید حاصل چندان متقاعدکننده نبودند، اما این تنها ترفند ممکن برای ویدیوهای کم‌بودجه بود.

امروزه وقتی به صحنه شب فکر می‌کنیم، صحنه‌ای دانه‌دار و با ته‌رنگ سبز است که در تاریکی کامل یا نزدیک به کامل فیلمبرداری شده است. این صحنه با نور مادون قرمز (IR) غرق می‌شود، نوری که برای چشم انسان نامرئی است اما برای سنسور CCD دوربین کاملاً قابل مشاهده است.

فیلمبرداری مادون قرمز به‌طور گسترده در رسانه‌های خبری برای تصاویر نظارتی و جنگی استفاده می‌شود. این امر به دلیل در دسترس بودن گسترده سنسورهای CCD حساس به IR ممکن شده است. در واقع، سنسورهای CCD استاندارد عاشق نور مادون قرمز هستند. برای فیلمبرداری رنگی معمولی، یک فیلتر زرد-سبز بخش مادون قرمز طیف نور را از سنسور CCD مسدود می‌کند. کافی است این فیلتر را بردارید تا یک حسگر IR بسیار حساس داشته باشید (به بند ۱ مراجعه کنید).

به عنوان یک تکنیک، مانند هر ترفند ویدیویی دیگر، استفاده بیش از حد از مادون قرمز به سرعت تکراری می‌شود. اما استفاده دقیق از آن امکان‌های خلاقانه و جالبی را فراهم می‌کند که به‌سختی می‌توان به روش‌های دیگر به آن‌ها دست یافت. سطح نور کم (یا عدم وجود نور) باعث می‌شود سوژه کمتر متوجه دوربین شود و واکنش‌های طبیعی‌تر و خودجوش‌تری داشته باشد. بنابراین، این یک ترفند خوب برای اضافه کردن به زرادخانه فیلمسازان است.

حسگر حرارتی؟

اول از همه، بیایید توضیح دهیم که فیلمبرداری مادون قرمز چه چیزی نیست. این تکنیک، نوع حساس به گرما نیست که واقعاً امکان مشاهده تشعشعات حرارتی را در تاریکی مطلق و بدون نیاز به نوردهی خارجی فراهم می‌کند. در آن روش، گرمای اجسام و موجودات به‌اندازه‌ای است که می‌توان آن را تشخیص داد و از طریق پردازش تصویر به چیزی قابل مشاهده تبدیل کرد. این کار دوربین‌های مادون قرمز دور (فروسرخ) است که طول موج‌های آن‌ها در محدوده ده‌ها هزار نانومتر اندازه‌گیری می‌شود. به دلیل طول موج بسیار بلند و تقویت بسیار بالای حسگر، تصاویر همیشه تار و پرنویز هستند و تصاویر دقیق امکان‌پذیر نیستند. بنابراین، استفاده از فیلمبرداری مادون قرمز دور بیشتر در حوزه نظارت پلیس و نظامی، اخترفیزیک و تصویربرداری علمی کاربرد دارد.

نوع مادون قرمز مورد علاقه برای کارهای ویدیویی (و موضوع این مقاله) مربوط به استفاده از نور مادون قرمز نزدیک (NIR) است. این نور در محدوده طیف زیر قرمز (حدود ۷۰۰ نانومتر) تا طول‌موج‌های کمی بیش از ۱۰۰۰ نانومتر قرار دارد. این طول‌موج‌های نسبتاً کوتاه امکان ثبت تصاویر نسبتاً دقیق را فراهم می‌کنند و فراوانی منابع نور مادون قرمز نزدیک (که در ادامه بحث خواهد شد) به این معنی است که تصاویر نهایی نیازی به نویز زیاد ندارند.

با این حال، باید توجه داشت که نور مادون قرمز به‌طور چشم‌گیری رنگ سوژه را تغییر می‌دهد، به‌ویژه رنگ مو و چشم، همانطور که در شکل ۱ نشان داده شده است. برگ‌ها نیز بسیار روشن به نظر می‌رسند، اما این بخشی از ظاهر مادون قرمز است. حتی می‌توانید از این ظاهر برای ایجاد حال و هوایی ترسناک استفاده کنید، اگر بخواهید.

منابع نور

رایج‌ترین منبع نور، LEDهای مادون قرمز حالت جامد هستند. می‌توانید این LEDها را در خانه خود، در کنترل‌های تلویزیون و VCR پیدا کنید. فروشگاه‌های تخصصی تجهیزات نظارتی انواع مختلفی از این دستگاه‌ها را با قدرت‌های متفاوت ارائه می‌دهند، و فروشگاه‌های قطعات الکترونیکی و کاتالوگ‌ها معمولاً لامپ‌های IR را می‌فروشند. اگر یک لامپ به‌اندازه کافی روشن نیست، می‌توانید آن‌ها را به صورت آرایه‌ای ترکیب کنید. همچنین ممکن است لازم باشد طول‌موج خاصی را انتخاب کنید، اگر می‌خواهید خودتان آن را بسازید. منابع نور حالت جامد معمولاً در طول‌موج‌های حدود ۸۸۰ یا ۹۴۰ نانومتر عرضه می‌شوند. مورد اول معمولاً ارزان‌تر است، اگرچه ممکن است در تاریکی مطلق هنوز یک نور قرمز ضعیف قابل مشاهده باشد. مورد دوم کاملاً نامرئی است، و LEDهای با طول‌موج بلندتر معمولاً در تبدیل جریان الکتریکی به فوتون کارآمدتر هستند، که برای تجهیزات باتری‌خور مهم است. ممکن است انتخابی نداشته باشید: نکته اصلی این است که حساسیت دوربین شما به هر یک از این طول‌موج‌ها چقدر است، و ممکن است نیاز به آزمایش داشته باشید. شکل ۲ مقایسه‌ای از طول‌موج این دستگاه‌ها در مقایسه با طیف نور مرئی را نشان می‌دهد.

معایب نورپردازهای IR مبتنی بر LED این است که پرتو باریکی تولید می‌کنند، بسیار شبیه به چراغ قوه یا اسپات‌لایت، و بنابراین تضاد شدیدی ایجاد می‌کنند مگر اینکه در مورد موقعیت آن‌ها دقت کنید. تنظیم یک نورپرداز IR خسته‌کننده‌تر از تنظیم معادل مرئی آن است. از آنجا که مادون قرمز برای چشم ما نامرئی است، تنها راه برای ارزیابی تنظیمات شما از طریق منظره‌یاب الکترونیکی دوربین است. و برخی سطوح بازتابنده که در حالت عادی روشن به نظر می‌رسند ممکن است در نور IR کاملاً تیره دیده شوند.

خورشید می‌آید

نور طبیعی خورشید یک منبع عالی برای نور مادون قرمز است. حتی مقدار کمی نور خورشید که وارد اتاق می‌شود می‌تواند تصاویر قابل قبولی ایجاد کند. فیلمبرداری در فضای بیرون معمولاً امکان‌پذیر نیست، زیرا نور شدید خورشید سنسور CCD را کاملاً کور می‌کند و ممکن است به آن آسیب بزند، مگر اینکه در غروب آفتاب یا زیر ابرهای سنگین فیلمبرداری کنید. در هر صورت، توصیه می‌شود هنگام استفاده از نور خورشید از فیلتر IR استفاده کنید. یک فیلتر مناسب، مانند Hoya RM72 یا Wratten 87، طول‌موج‌های کوتاه‌تر از ۷۲۰ تا ۷۷۰ نانومتر را مسدود می‌کند. فیلترهای با طول‌موج بلندتر مانند Wratten 87A نیز وجود دارند، اما این فیلترها معمولاً محدودکننده‌تر هستند، به‌ویژه اگر از LEDهای مادون قرمز به عنوان نور کمکی استفاده می‌کنید. در هر صورت، اگر فیلتر IR به راحتی در دسترس نیست، یک فیلتر قرمز تیره مانند Wratten 29 ممکن است در بیشتر موارد کافی باشد.

لامپ‌های فلورسنت به عنوان منابع IR غیرقابل پیش‌بینی هستند و بستگی به نوع فسفر دارند، بنابراین بهتر است از آن‌ها اجتناب کنید. لامپ‌های التهابی نیز منبع بسیار مؤثری برای نور مادون قرمز هستند، و جالب است که لامپ‌های با وات کم می‌توانند نور کاملاً مناسبی ارائه دهند. برخی از نورپردازهای پرتوان مادون قرمز برای مصارف نظارتی در واقع لامپ‌های التهابی با فیلتر بالا هستند، و ممکن است نیازی به فیلتر دوربین اضافی نباشد.

چه نور شمع باشد، چه آتش کمپ یا حتی باربیکیو، آتش (که به دلیل ته‌رنگ نارنجی-قرمز آن تقریباً منبع نور بی‌فایده‌ای برای عکاسی معمولی محسوب می‌شود) با این حال یک منبع عالی برای مادون قرمز است. تصاویر خشن اما همه‌جانبه به نظر می‌رسند، و اثر نور دقیقاً همان چیزی است که اکثر مردم با صحنه‌های شب مرتبط می‌دانند. شکل ۳ یک صحنه شب معمولی را نشان می‌دهد که هم در حالت عادی و هم در حالت مادون قرمز فیلمبرداری شده است، با چند شمع کوچک به عنوان تنها منابع نور. جزئیات در عکس رنگی ناچیز است، به‌جز در نزدیکی شمع‌ها. از طرف دیگر، نور مادون قرمز بیشتر (اگر نه همه) جزئیات پیش‌زمینه و برخی جزئیات پس‌زمینه اضافی را نشان می‌دهد.

یک نکته آخر، که برای برخی ممکن است واضح باشد: روی نور محیط فوکوس نکنید و سپس فوکوس را قفل نکنید و با نور IR فیلمبرداری نکنید. بسته به طول‌موج و نوع لنز، نقطه فوکوس ممکن است تغییر کند. همیشه با نوری که قصد فیلمبرداری با آن را دارید فوکوس کنید. برخی لنزها در صورت تمایل به فوکوس دستی، نشانه‌هایی برای نقطه فوکوس IR دارند.

نتیجه نهایی این است که فیلمبرداری مادون قرمز، در صورت استفاده هوشمندانه، گزینه‌ها و حال و هوای فیلمبرداری شما را گسترش می‌دهد. این کار نیاز به آزمایش دارد، اما این بخشی از چالش است. فیلمسازی مبارک!

 

۱: هک دوربین فیلمبرداری خود

هشدار: ما به هیچ وجه توصیه نمی‌کنیم که این کار را انجام دهید.

سنسور CCD در دوربین فیلمبرداری شما از قبل به تشعشعات مادون قرمز بسیار حساس است، اما یک فیلتر شیشه‌ای داخلی IR بخش عمده‌ای از این طیف را مسدود می‌کند. دوربین‌هایی که حالت شب IR دارند، این فیلتر را هنگام فعال‌سازی آن حالت حذف می‌کنند. از نظر تئوری (آیا قبلاً اشاره کردیم که توصیه نمی‌کنیم این کار را انجام دهید؟)، می‌توان دوربین را هک کرد و این فیلتر را به طور دائم از مقابل سنسور CCD حذف کرد. یک جستجوی گوگل تعداد زیادی از آماتورها را نشان می‌دهد که (کم یا زیاد) با موفقیت دوربین‌های قدیمی و قابل تعویض خود را هک کرده‌اند.

 

۲: دوربین‌های فیلمبرداری با حالت شب

تقریباً همه دوربین‌های فیلمبرداری دارای حالت کم‌نور یا شب هستند، اما تفسیر معنای آن می‌تواند مشکل باشد. اگر دوربین دارای حالت شب تمام‌رنگی است، به این معنی است که شاتر کند می‌شود (معمولاً تا ۱/۴ ثانیه) تا ویدیویی لرزان مانند Max Headroom تولید کند. اگر می‌خواهید در تاریکی مطلق فیلمبرداری کنید، به دنبال دوربین‌هایی با حالت شب IR مشخص باشید. اغلب، این دوربین‌ها یک یا دو LED IR برای نورپردازی روی بدنه دوربین دارند.

 

۳: دوربین‌های نظارتی

اگر دوربین فیلمبرداری شما حالت شب IR ندارد و واقعاً نمی‌توانید خطر هک فیلتر IR را بپذیرید، می‌توانید یک دوربین نظارتی IR تهیه کنید. این دستگاه‌های کوچک تصاویری با وضوح نسبتاً پایین ضبط می‌کنند و کیفیت آن‌ها چندان عالی نیست، اما به‌صورت آماده برای نورپردازی با IR عرضه می‌شوند و تصویر ویدیویی را از طریق جک RCA یا S-video به ورودی‌های ویدیویی دوربین شما ارسال می‌کنند. البته این بستگی به این دارد که آیا دوربین شما می‌تواند از منابع آنالوگ ضبط کند یا خیر.