|
Licht is de grondstof van zien.
Beeldverwerking is de verwerking van licht, om beeldverwerking te kunnen doen is het dus belangrijk te begrijpen wat licht is en hoe licht werkt.
Licht is een vorm van straling zoals we ook straling begrijpen als GSM-straling, microgolven en radiotransmissie. Licht is daarentegen zichtbare straling, we kunnen het visueel waarnemen wat we bij de andere vormen van straling niet kunnen.
Om dus het concept 'licht' te begrijpen, moeten we eerst het concept 'straling' toelichten.
Deze wordt elektromagnetische straling genoemd omdat straling de verplaatsing is van een elektrisch veld en het daarbij horend magnetisch veld (elektrisch + magnetisch = elektromagnetisch).
Die elektromagnetische velden worden gedragen door zogenaamde fotonen. Dit zijn fysische deeltjes zoals elektronen maar zonder massa die de energie van zo een elektromagnetisch veld verplaatsen. De intensiteit van straling is uitgedrukt in het aantal fotonen per seconde en de soort straling wordt bepaald door de energie per foton. Wanneer we beide vermenigvuldigen krijgen we het vermogen van de straling.
Het elektromagnetisch spectrum wordt gebruikt om alle mogelijke stralingen en hun frequentie voor te stellen. We kunnen zien op onderstaande figuur dat hoe hoger de frequentie wordt, des te meer energie de fotonen verplaatsen en des te kleiner de golflengte wordt.
Meestal worden frequenties uitgedrukt in Hertz (Hz), voor computers is dat bijvoorbeeld al gigaHertz (GHz) geworden. Dit betekent het aantal keer dat zich iets voordoet per seconde.
Rood licht heeft een frequentie van ongeveer 4,6 × 10^14 Hz. Omdat een dusdanig hoge waarde door de huidige apparatuur onmogelijk te meten is, wordt de eigenschap van licht meestal uitgedrukt als golflengte.
Rood licht komt dan overeen met ongeveer 800 nm (0,8 × 10^-6 m) en blauw/violet met 400 nm.
Wij, mensen, kunnen geen infrarood (IR) of ultraviolet (UV) licht zien zonder behulp van beeldsensoren. Dit komt omdat onze ogen slechts gevoelig zijn voor bepaalde golflengtes in het elektromagnetisch spectrum.
Je kan zien dat onze ogen gevoelig zijn voor straling met een golflengte van 380 tot 780 nm (nanometer). Een nanometer is een miljardste van een meter of 0,000 000 001 meter. Ultraviolet en infrarood licht vallen voor ons buiten dat gebied maar niet voor de hedendaagse beeldsensoren, hun spectrale gevoeligheid ligt ongeveer op 350 tot 1000 nm.
Maar aan de hand van deze figuur wordt wel duidelijk waarom UV-lampen blauw zijn en infrarood-lampen rood zijn. UV-licht komt op de figuur vlak voor het zichtbare blauwe licht en infrarood licht komt vlak na het zichtbare rode licht. Ultra betekent boven en infra betekent onder. Het blauw of rood van de UV- of IR-lamp dat we zien is echter geen UV of infraroodlicht (want dit is niet zichtbaar) maar enkel de kleur van het glas dat fungeert als een filter om zo enkel de betreffende golflengte door te laten.
Zoals voorheen vermeld zijn onze ogen gevoelig voor golflengtes van 380 tot 780 nm. Dit betekent niet dat we dezelfde gevoeligheid hebben op 380nm en bijvoorbeeld 500nm. We beginnen licht zwak waar te nemen op 380nm en dit zal toenemen tot 555nm. Op 555nm nemen wij dus maximaal licht waar. Onze ogen zijn dus het meest gevoelig voor groen licht (zie het elektromagnetisch spectrum) bij daglicht (fotopisch zicht). Nadien zal deze spectrale gevoeligheid weer afnemen. De stippellijn is een verschuiving van die gevoeligheid en dit komt overeen met onze waarneming bij nacht (scotopisch zicht).
Duidelijk? Ikzelf kan perfect groen, rood en blauw van elkaar onderscheiden dus hoezo zijn mijn ogen dan gevoeliger voor groen licht?
Zwart en wit komen niet voor in mijn visueel elektromagnetisch spectrum en toch kan ik zwart en wit zien. In de grafische wereld zal men spreken van zwarte en witte tinten en deze behandelen als kleuren maar per definitie zijn het geen kleuren. Het zijn verschillen in de intensiteit van kleuren. Dat verklaart ook de spectrale gevoeligheid van je oog, je kunt makkelijker groen onderscheiden bij een lagere intensiteit dan bijvoorbeeld rood en blauw.
|
Electronics that work!
|