這個照片沒有顏色

本影片由 Incogni 贊助。 我做了這個會變色的橡皮筋 當你拉伸它時。 很酷，對吧？ 它開始是藍色，接著變綠色，最後變成紅色。 然後當我放開時，它又恢復成藍色。 而且這正是所使用的相同機制。 這項已有135年歷史的攝影技術 那介於全像圖與照片之間。 這與黑白攝影的化學原理相同。 但是看，當我改變觀察角度時， 它突然迸發出色彩。 而且這不僅僅是一張普通的彩色圖像。 這或許是你一生中見過最真實的彩色影像。 因為標準的彩色攝影其實是一場謊言。 這有點過激了，不是嗎？ 有助於觀點的形成，沒問題。 標準彩色攝影之所以是一場騙局，原因在於此。 所以當你拍攝某樣黃色的東西時，例如 那你就會看到黃燈 觸碰相機的感應器。 而且這種光的波長約為580奈米。 但當你觀察生成的圖像時， 你無法從那張影像中接收到那個波長。 相反，你得到的是某些紅色波長 以及一些綠色波長 你大腦解讀為黃色的。 因為我們沒有專門的錐細胞 在我們看來，黃色波長的光。 當我看著這張圖片時 所有照射到板上的光的波長 當照片被拍下時 現在看著它時，它正直射我的眼睛。 因為這基本上是一幅全像圖。 除了它編碼了顏色資訊 而非深度資訊。 對絕大多數人來說 你永遠不會察覺到。 但我們可以使用這台頻譜分析儀來觀察它。 好了，這是我的手機螢幕透過光譜分析儀所呈現的影像。 當我移動視角觀察圖像時， 你看到的僅僅是三個峰頂高度的變化。 那是紅色、綠色和藍色。 它們與我們眼睛中的三種錐細胞相對應。 但當我把它指向利特曼板時， 你可以看到這種複雜的波長分佈。 由於這張圖像中有着花朵， 我們甚至也那裡出現了一點紫外線。 其實，這是一個很好的觀點。 標準攝影對其他動物並不適用， 例如蜜蜂， 因為它們的分佈不同 他們眼睛中的錐細胞。 而且，即使是人類中極少數的人 具有四種不同類型視錐細胞的 以及使用多出的那一部分的神經機制， 這片利特曼平板中的黃色 會看起來像他們現實生活中所見的黃色。 因為在標準照片中，黃色看起來會不對勁。 那麼，這部黑白電影到底是怎麼回事呢 可以再現完整的色彩光譜 現實世界中的嗎？ 嗯，它們稱為利特曼板。 它們是為我而製造的 一位名叫約翰·希爾蒂的驚人攝影師。 我真心希望你會去看看他的作品。 我會在說明中留下連結。 當我把它們握在手裡時， 我只是突然想到，我必須讓全世界看到這個。 那麼，我們就在這裡了。 我們一起來找出答案 為什麼顏色似乎會從這塊板子中神奇地出現。 這裡有一個線索可以作為起點。 注意看我對這塊板子呼氣時會發生什麼。 看看整個彩虹似乎往左移動了。 到底為什麼會這樣？ 嗯，令人驚訝的是， 這正是變色龍變色的同一原因。 看這個。 嗯，那樣行不通。 我不知道我為什麼會認為那會有效。 無論如何，我們稍後再談變色龍，我保證。 但讓我們先用我的橡皮筋吧。 我們稱它為人工變色龍皮膚 因為它也因為同樣的原因而改變顏色 一塊利普曼板在被呼吸時會變色。 所以我製作這條橡皮筋的方式是 我拆開了DVD光碟，並倒了一些矽膠 在這暴露的內表面。 換句話說，我將那表面當作了模具。 表面看起來非常平坦， 但它實際上覆蓋著密集排列的溝槽。 所以現在我的橡皮筋上也出現了這些微小的凹槽。 正是這些微小的凹槽 這些讓色彩更加鮮豔。 所以，這再次強調，它並非顏料色素， 就像矽本身沒有任何顏色一樣。 它是透明的。 相反，顏色來自表面的結構。 這就是為什麼它被稱為結構色。 這意味著如果你能改變結構 例如，通過拉伸它 然後你可以更改顏色。 那不是很酷嗎？ 一個利普曼板如何產生結構色，實在令人驚嘆。 但首先，什麼是結構色？ 嗯，我最喜歡的例子就是氣泡了。 為什麼肥皂泡會出現彩虹？ 好了，讓我們直接放大觀察氣泡膜 並觀察當光線照在上面時會發生什麼情況。 一些光被反射了 同時，也有部分光線從頂面透射過去。 然後一些會被反射 同時，部分訊號會從底面傳輸過去。 然後有些會被反射回來 而部分光線會再次從頂面傳輸出去。 假設我們在此照射的是紅色激光光。 而這是波長。 現在，巧合的是，這裡的距離 正好是一個紅光的完整波長。 所以你可以看到那些山峰 而且波谷完全對齊。 因此，當它們疊加在一起時，你會得到一個更大的波浪。 這稱為建設性干涉。 但如果我們改用藍色激光呢？ 現在，這個距離正好是一個波長加一半。 因此，這波浪潮的高峰現已來臨 與這波浪的波谷對齊，反之亦然。 所以當你把它們加起來時， 它們恰好相互抵消，結果就沒有光射出來。 這稱為破壞性干涉。 現在對於介於波長之間的情況， 你不會得到完全建設性干涉 或完全的相消干涉。 因此你會得到介於兩者之間的亮度 對於中等波長而言。 除了這裡實際發生的情況之外 光是在上下彈跳嗎 在這層肥皂膜內多次。 對於介於波長之間的人來說，這意味著什麼？ 當你將這麼多相位偏移的波形加總起來時， 最後看起來就像 無論如何，完全的相消干涉仍然發生。 換句話說，當你有許多反射時， 干擾變得非常具有選擇性 而且反射越多，就會越緊繃。 因此，你最終看到的僅僅是那一個完美的波長。 紅光的波長恰好相符 以及兩側各一點。 你看到彩虹的原因 是因為光線進入膠片時的角度 更改此長度。 因此，紅光被反射了 這裡藍光被反射了 你就會得到這兩點之間的完整光譜。 這也解釋了為什麼DVD上會有彩虹現象。 除了光線不是上下反彈之外 在一层薄薄的肥皂水膜內， 你看到的是光線反射在密集排列的脊線上。 其實我的橡皮筋也是一樣的。 你從不同角度看到不同的顏色。 差別在於我可以移動彩虹 拉長它。 這是有道理的，因為當它被拉伸時， 那些脊線變得更加分散 因此，產生相長干涉的波長是 變得更長。 當變色龍變換顏色時，也會發生同樣的情況。 所以變色龍有稱為虹色細胞的特殊細胞 充滿這些微小的 calibration of the instrument. 當晶體緊密堆積時， 它們會使藍光產生建設性干涉 以及對所有其他波長的破壞性干涉。 但變色龍能夠吞下這些細胞 透過改變滲透壓。 當細胞擴張時， 晶體之間的距離進一步增大。 這導致鳥嘌呤的晶體散開 使它們建設性地干涉 較長的光波長。 不過，這並不是全部的故事。 變色龍也有一層色素層。 因此，你最終看到的顏色是 是一種結構色的混合物 變色龍能夠調節這種色素的顏色。 真正的變色龍皮膚與我的合成變色龍皮膚不同 以幾種方式。 第一是，憑藉我人工製造的變色龍皮膚， 干擾是因為表面的稜脊所導致的。 而真正的變色龍皮膚則不同， 衍射正在發生 一層又一層地深入皮膚。 另一個不同之處在於真正的變色龍皮膚 並非具有虹彩效果，這其實非常令人印象深刻。 就像有衍射現象發生時， 為什麼我看不見顏色變化 當觀看角度改變時 就像它對這珍珠母貝所做的那樣 還是這根孔雀羽毛？ 其實稍微簡單一點 看看 Morpho 蝴蝶是如何做到的。 那令人難以置信的藍色也是一種結構色。 就像變色龍一樣， 從任何角度看起來都是藍色的。 要了解原因，你必須使用電子顯微鏡觀察。 這是一張機翼的剖面圖。 為簡化起見，這裡有一張圖示。 因此，干擾來自這裡的這些脊線。 因此，如果光線垂直照射下來， 它干擾了這堆枝條 而且它們是為藍光設計的。 現在，如果所有的枝條 從鄰近排列如斯的樹木中， 我們會得到虹彩效果。 因為你看，當光線以一定角度射入時， 它可以從這根頂枝上彈開。 然後是從上數第二個分支 在這棵鄰近的樹上，如此類推。 而且每個間隔的距離都相同。 因此，對於紅光來說，你會得到相長干涉。 以這個角度觀看時。 但狡猾地，morpho 蝴蝶 所有這些樹木都隨機偏移了 在不同的高度上。 因此，當光線以一定角度射入時， 它無法偵測到規則間距的反射器。 它看到的是一團隨機的混亂。 因此，建設性干涉是不可能的。 所以你只能接收到反射光 當它直直地落下來時。 而且那總是藍色的。 變色龍也會利用那些鳥嘌呤晶體做類似的事。 但它不太容易想像。 但不管怎樣，我們終於回到了原點。 回到利特曼板。 所以當我對這塊利特曼聽診器板的背面呼氣時， 凝膠吸收了背部的一些濕氣。 從我的呼吸中擴展而出。 因此，就像變色龍皮膚內的晶體一樣， 這片板內的結構擴張了 並在吸水膨脹時分離。 而這種分離會導致顏色發生偏移。 但這些結構在利特曼板內部是什麼？ 他們是如何到達那裡的？ 要弄清楚它， 讓我們來看看其中一張照片是怎麼拍攝的。 首先，拿一塊玻璃板 並塗上一層感光乳劑。 這種乳化物由明膠製成 嵌入了許多微小的水晶。 這些是微小的鹵化銀顆粒， 意味著銀的網格與某種類似溴化物的物質。 然後你將盤子正面朝下放入汞浴中。 我沒有任何汞。 因此，你必須發揮你的想像力。 現在讓我們看看當盤子時會發生什麼 被放入相機並暴露在光線下。 特別是，我們將直接放大細節 看看黃光出現時會發生什麼情況 擊中了盤子上這一小部分。 首先，它從正面穿過乳劑層 然後它會被汞浴反射。 然後它會從背面穿過乳劑層返回。 更重要的是，反射的光 干擾入射光。 這便形成了駐波。 你知道駐波嗎？ 重要的是，這裡有光能 在波腹處有光能，而在波節處則沒有光能。 因此，這些位於反節點處的晶體 開始吸收光子。 最終，結果是 那些晶體中的一些原子 遠離鹵素原子 並形成金屬銀片。 就在這裡，這片區域可能有點 長時間接觸藍光。 相反，藍光的波長較短。 因此，這些裸露的晶體帶彼此之間更為靠近。 換句話說，光線的顏色 被編碼於這些條帶之間的間طر。 影像曝光後，將版材進行顯影。 這一部分真是太巧妙了。 所以你有這種乳化液 含有鹵化銀晶體。 而且其中一些水晶中還含有微小的銀色碎屑 它們從暴露中。 這些銀色碎屑起到催化劑的作用 開發過程中，以便任何晶體 即使只含有微量的金屬銀 到最後完全變成金屬般的銀色。 還有一個最後步驟，用來清除殘留物 所有的鹵化銀 那並未轉化為金屬銀。 而你最終剩下的 嵌入明膠中的許多微小銀鏡。 然後要查看鈑金件， 你只是把它照上白光而已。 每次光線照到其中一面鏡子上時 部分被反射，部分被透射。 直到下一個鏡子，如此類推。 就像肥皂泡一樣 還有變色龍和蝴蝶， 產生的干涉會呈現出特定的顏色 這取決於鏡子之間的間距。 換句話說，利普曼板 包含一個衍射光柵 編碼所有光譜資訊的 從原始場景中。 那麼，為什麼只在那種情況下才有效呢？ 當它從某個角度被照亮時？ 嗯，使用普通顏料時，會產生光的散射。 因此，白光可從任何方向照射到色素上。 其中一些被吸收，一些則被散射。 而其中一些散射的光線會進入你的眼睛。 但當光線從利普曼板上散射時， 你不會受到干擾。 所以你把它看成非黑即白。 只有當光線反射到表面時 你看到的顏色， 這就是為什麼當我將相機鏡頭的焦點移至此處時， 你可以看到光源 在鏡片上清晰地反映出來。 你知道，利普曼板也有其缺點。 再版基本上是不可能的。 曝光時間可達數分鐘。 受限的觀看角度並非理想狀態 而且它們可能會有點褪色 如果你沒有完全按照正確的流程來做， 這大概就是為什麼使用顏料的RGB攝影 最終佔據了主導地位。 因此，李普曼板看起來可能像是歷史上的死胡同。 但事實證明，這種全像圖就像這一個一樣 可透過反射的白光觀察 是利普曼板的直接後裔。 所以，你知道的，謝謝你，加布里埃爾·李普曼。 你應得那個諾貝爾獎。 希望您喜歡這段影片。 如果你這麼做了，別忘了按訂閱 而且這個演算法認為你接下來會喜歡這支影片。