物理学家解锁最早的彩色照片的多光谱秘密

法国物理学家Gabriel Lippmann开创性的彩色摄影，并陷入了1908年的物理学奖，为他的努力。但根据国家科学院（PNAS）的一篇公布的一篇文章，Lippmann＆＃39; S技术扭曲了拍摄了场景的颜色。瑞士ÉcolePolytechniqueFédérale（EPFL）的物理学家能够确定这种失真的性质，并开发了一种重建创造板的原始光谱的方法。

＆＃34;这些是记录中最早的多光谱光线测量，因此我们想知道是否可以准确地重新创建这些历史场景的原始光线，＆＃34;合教吉尔斯巴克勒说。 ＆＃34;但是，照片的构建方式非常特别，所以我们也非常感兴趣我们是否可以创建数字副本并了解技术如何工作。＆＃34;

Lippmann在1886年，Lippmann on Sorbonne的一个物理教授，丽皮曼·罗斯巴恩（Lippmann）开发一种将太阳光谱颜色固定到1886年的摄影板上的手段;在没有恶化的情况下，图像保持固定，可以留在日光下。＆＃34;他在1891年实现了这一目标，产生了彩色玻璃窗的彩色图像，一碗橘子和五颜六色的鹦鹉，以及景观和肖像 - 包括自画像。 （有趣的事实：Lippmann＆＃39; S实验室Protégés包括一个有前途的波兰物理学生，名叫玛丽斯斯托沃沃斯卡，他继续嫁给皮埃尔居里，并赢得她自己的两名诺贝尔奖。）

Lippmann＆＃39; S彩色摄影过程涉及将光学图像突出到照相板上。通过在另一侧涂有透明卤化银颗粒的透明乳液的玻璃板进行突出轮廓。还有一种与乳液接触的液体汞镜，因此突出的光通过乳液行进，撞击镜子，并反射回乳液中。

＆＃34;这导致光干扰，并且所产生的干扰图案在不同深度不同的乳液曝光，＆＃34; Baechler等。写在他们的pnas纸上。因此，曝光是＆＃34;编码＆＃34;在干涉图案中的乳液内。几分钟曝光后，将板从液体汞中除去并加工。

为了观察目的，成品板将颠倒旋转，并且通常用加拿大-Balsam粘合剂附着棱镜。然后将板从前面点亮，与白光垂直角度。在板上的任何点上，其中产生椎板的光的波长匹配进入光的波长，它将反射向观察者反射;其他波长将被银颗粒吸收或散射，或者刚刚通过乳液，以通过板背面的黑色抗反射涂层吸收。

Lippmann＆＃39; S过程从未在商业上捕获，主要是因为它需要长时间的曝光时间，并且没有办法制作颜色印刷品。但它确实激发了彩色摄影进一步进展。他预先在20世纪40年代预示着Dennis Gabor＆＃39;在20世纪60年代的光学激光全息术的发展。

Lippmann＆＃39; S技术在很大程度上被遗忘，他的摄影板块被锁在博物馆金库中。当Baechler和他的EPFL同事提供对那些原始板块的一些原件时，他们偶尔跳了一下。根据作者，现代多光谱相机在可见范围内捕获数百个光谱样本，但大多数摄影技术简称为红色，绿色和蓝色测量。研究人员发现，Lippmann＆＃39; s过程在24和64个光谱样本之间捕获，使其成为已知的多光谱成像技术。

此外，＆＃34;虽然再现的颜色可以看起来准确，如果我们检查从Lippmann板上反射的全谱并将其与原版进行比较，我们会注意到许多不一致，其中许多从未记录过在现代研究中，＆＃34;作者写道。

他们希望更好地了解这些不一致的性质，以确定是否有可能撤消扭曲并重建原始输入频谱。因此，它们使用Lippmann板拍摄全光谱，并且他们发现使用一层液体汞使光的颜色移向光谱的红色结束。使用反射层的空气层将颜色移向光谱的蓝色末端。

被证明是关键。 ＆＃34;对于历史悠久的板材，我们无法知道的过程中存在因素，但由于我们了解光线所不同，我们可以创建一种算法来返回被捕获的原始光线，＆＃34;巴克勒说。 ＆＃34;我们能够学习可逆性，即鉴于Lippmann照片产生的频谱，我们知道可以撤消扭曲并重建原始输入频谱。当我们用手肮脏并使用历史过程做出自己的盘子时，我们能够验证建模是否正确。＆＃34;

Baechler等。相信重新审视Lippmann＆＃39; S的开拓技巧可能有一天可以导致新的多光谱相机，印刷和显示设计。事实上，该团队已经建立了一个原型数字Lippmann相机。研究人员目前正在使用飞秒激光器在玻璃上印刷多光谱图像。

＆＃34;除此之外，原则几乎与Lippmann＆＃39;除了它，而不是依靠光化学，我们使用超快激光器在局部修改诸如二氧化硅等衬底的折射率，＆＃34;他们写。 ＆＃34;由于屈光指数变化导致反射，我们至少原则上可以打印Lippmann风格的多光谱图像。＆＃34;