红外胶片与伍德效应:深红滤镜、白色植被与焦点偏移

Robert W. Wood,首张发表的红外照片(其位于East Hampton的夏日居所),《The Century Illustrated Monthly Magazine》,1910年2月,公共领域

Simon Lehmann 撰写 Editor

红外敏感胶片配合深红或不透明红外滤镜,为何能将植被渲染为白色、将天空渲染为黑色,以及为何必须重新对焦。

肉眼看来普通的风景,可以被能感应人眼不可见波长的胶片彻底改变。植被泛出白光,蓝天塌陷为近乎纯黑,皮肤与水面呈现出一种陌生的柔滑质感。这便是所谓的伍德效应,它依赖两个要素协同作用:一是感光乳剂对可见光谱红端以外的波长具有敏感性,二是滤镜能屏蔽乳剂原本会记录的可见光。

效应的来源与背后的物理原理

这一效应以美国物理学家 Robert W. Wood(1868–1955)命名。他发表了最早一批用近红外敏感底片拍摄的照片。其文章《A New Departure in Photography》于1910年刊载于 The Century Magazine,展示了具有典型白色植被与暗色天空的近红外曝光影像,那白色植被也由此给这一现象命名。

植被被记录为白色,原因在于结构,而非化学成分。叶绿素在可见红光波段有强烈吸收,健康绿叶对红光的反射率只有百分之几,在普通红色滤镜黑白照片中呈现为暗色调。但越过可见光谱的边界,在700 nm附近,色素不再吸收,叶片内部充满空气的海绵状叶肉层在细胞壁界面处极为高效地散射近红外光,反射率因此跃升至近红外波段的大约40%至60%。这一在700 nm附近的陡然跃升即是”红边”——遥感领域在NDVI等指数中所利用的正是这一特性——而红外敏感乳剂记录下的,正是这种苍白、近乎发光的色调。

暗色天空同样来自波长的转变。晴朗蓝天之所以明亮,是因为瑞利散射,其强度与1/波长⁴成正比。到近红外波段,该数值已大幅跌落,天空散射极少,一旦滤镜滤除胶片原本会捕捉的可见蓝光,天空便被记录为深沉的近黑色调。

当下的胶片选择

经典的强效红外胶片已成历史。Kodak High Speed Infrared(HIE)于2007年11月2日停产。它的感光延伸至约900 nm——是所有常见摄影胶片中延伸最远的,最优区间在750–840 nm——并能产生最为显著的伍德效应。Kodak既已无出品,选择如今落在一份仍在生产的胶片短名单上,以下按红外延伸程度和效应强度排列:

  • Ilford SFX 200 — 一款中速全色胶片,扩展红色敏感度,峰值在720 nm,延伸至约740 nm。由于仅刚刚跨入近红外,效应为中等程度。
  • Adox HR-50 / Rollei Retro 80S — 均基于 Agfa Aviphot Pan 乳剂,感光延伸至约750 nm。这是一款 ISO 50 的超细粒技术乳剂,在720 nm滤镜下呈现中等程度的伍德效应,同时保持极为精细的细节。
  • Rollei Infrared 400(IR400) — 一款超全色胶片,标称感光度 ISO 200–400,延伸至近红外(Rollei 数据表给出约750 nm,推荐滤镜为715–730 nm;部分资料称响应向820 nm延伸)。作为从 HIE 接下强效红外接力棒的胶片,当你追求近乎纯白的植被和最深沉的天空时,这就是首选之作。

光晕来自胶片,而非来自光线本身

HIE 标志性的光晕——高光从枝桠与明亮边缘溢出的柔和光晕——常被误认为是红外光固有的特性。事实并非如此。HIE 没有防晕层,且涂布在透明基片上,光线穿透后从背面反射,再次曝光乳剂,由此产生溢光与晕光。现有的所有红外胶片均带有防晕背层,因此 SFX 200、Rollei Infrared 以及 Adox/Rollei Aviphot 系列胶片的红外渲染干净利落,没有光晕。如果你追求那种光晕,目前没有在产胶片能给你;如果你想要干净的红外渲染,现代胶片才是更合适的工具。

滤镜:截止波长决定效应强度

红色25号滤镜通过可见红光和近红外光,同时阻截蓝光和大部分绿光。它能压暗天空、提亮植被,但仍会记录大量可见光,因此效应较弱。若要让影像纯粹由红外反射率构成,则需安装一块对肉眼不透明的滤镜,只允许近红外通过。截止波长越长,影像中红外成分越纯,渲染效果越强。以50%透射点为参考,各滤镜排列如下:

  • Wratten 89B ≈ 715–720 nm — 截止最浅,仍通过深可见红光
  • Wratten 88A ≈ 745–750 nm
  • Wratten 87 ≈ 795 nm
  • Wratten 87C ≈ 850 nm — 截止最深,红外成分最纯

摄影创作的事实标准滤镜是 Hoya R72,透过720 nm及以上波长,在760–860 nm范围内透射率约为95%。Ilford 直接为 SFX 200 列出了等效品:B+W 092、Heliopan RG695 和 Hoya R72,以及专用的 ILFORD SFX 滤镜和 Heliopan 715。Rollei 为 Infrared 400 推荐的滤镜是 Heliopan RG715。滤镜越红,效果越戏剧化——曝光时间也越长。

曝光与测光

这是红外拍摄中最实际的难点。透过深红或不透明滤镜进行的 TTL 测光读数不可信赖,因为测光表与胶片对可用光的响应方式不同——误差还可能向任一方向偏移(例如,Ilford 警告某些相机在深红滤镜后会欠曝多达1½ 档(stop))。可靠的方法是用手持测光表进行入射式测光,配合胶片专用的曝光指数,并在两侧各包围一档(stop)。

文献给出的具体起点:Kodak HIE 数据表(Publication F-13)规定日光下使用手持测光表、配 Wratten 25 时 EI 为50;对于透过镜头测光的相机并安装了滤镜,给出 EI 200 作为起点,建议在安装滤镜之前完成测光,然后忽略滤镜后的读数。在不透明的 Wratten 87 后,EI 降至25。对于现有在产胶片,Rollei Infrared 配 RG715 通常定在 EI 6–12,SFX 200 配 R72 则远低于盒装标称感光度使用。

滤镜系数遵循同样的逻辑。红色25号大约消耗3 档(stop)。不透明的 R72 或 Wratten 87 的代价远不止于此,且没有固定数值——补偿取决于场景中实际包含多少红外光,这也是为何正确做法是包围曝光,而非单次计算曝光。使用极深滤镜时,曝光时间会长到实际上必须使用三脚架。

焦点偏移及其操作程序

镜头无法将红外光与可见光聚焦在同一平面上。光学玻璃对较长波长的折射率更低,因此近红外光的会聚点略微偏后;你必须将镜头微微向前拨动——略微对焦更近的距离——红外影像才会清晰。常用的估算将偏移量定为焦距的约1/400,以毫米表示:

偏移量 = 焦距 × 0.0025

因此50 mm镜头需向前移动约0.125 mm,100 mm镜头约0.25 mm。许多老式手动对焦镜头的距离刻度上都有一个小红色红外标记,专为此用,不过该标记只是近似值,真实偏移量因镜头设计而异。

由于不透明滤镜使得透过镜头对焦成为不可能,操作顺序至关重要。将相机架在三脚架上,然后:先测光、构图;正常对焦,读取标准刻度线对应的距离值;将镜头旋转,使该距离对准红色红外标记;安装黑色滤镜。收缩光圈至约 f/11–f/16,可将大部分残余偏移量埋入景深之中,这也是红外拍摄的长时曝光往往在小光圈下进行的又一原因。

显影实例

红外胶片依然可以用普通药剂显影。Ilford 的 ID-11、Perceptol 和 Microphen 均在20–24 °C范围内使用,通用规则是每低于20 °C一度,时间增加约10%。Microphen 是一款增感显影液,Ilford 明确将其列为与 SFX 200 搭配使用的选择:SFX 200 以 EI 200 曝光,用 Microphen 原液显影,在20 °C下约需8分30秒。作为参照,HIE 在 Kodak D-76 中于20 °C显影10分钟。

真正的红外胶片有一条装片注意事项。Rollei 指示 Infrared 须在弱光下装片和取片——部分资料建议在完全黑暗中进行——因为35 mm暗盒遮光绒毛对如此敏感的乳剂在边缘处可能造成曝光。将其视为高敏感材料妥善处理,底片边缘就会保持干净。

资料来源:Ilford SFX 200、ID-11、Perceptol 和 Microphen 技术说明;Kodak Publication F-13(High Speed Infrared);Hoya R72 产品数据;Rollei/Maco Infrared 数据表;Adox HR-50 产品数据;R. W. Wood,“A New Departure in Photography”,The Century Magazine,1910年。

图片:Robert W. Wood,首张发表的红外照片(其位于East Hampton的夏日居所),The Century Illustrated Monthly Magazine,1910年2月,公共领域

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