世界上已經出現了各式初級隱身技術,雖然還夠不上哈利波特同款,但在某些情況下還是挺好用的。那麼,看穿別人衣物的火眼金睛技術有沒有出現呢?
2014年, 羅切斯特大學的 Joseph Choi 發明的隱身光學設備。
最近,某手機品牌推出了一款新手機,它的「秋意」濾鏡具有「透視」功能,能夠看穿某些材料下面的圖案。
這款手機一出,網友炸了:它能不能過濾人的衣服呢?
經各路網友測試,該手機只能看穿非常薄的塑料,比如電視機遙控器的外殼,蘋果機頂盒的外殼,以及非常薄的T恤,並不能看穿更厚的衣服。
全棉T不行——
刮刮卡不行——
太陽眼鏡可以——
有一個大膽想法的同學們可以把這個想法垃圾分類一下。
但不管怎麼說,它還是會引發各種不適。5月19日凌晨,一加手機在微博上致歉,並表示暫停該濾鏡。
那麼,這種手機到底使用了什麼技術呢?
實際上,它利用了紅外攝像技術。
紅外線和光一樣,屬於電磁波,只不過它們的波長比較長,人眼看不到。
發熱的物體,比如人體會釋放紅外線,利用不同物體發出的紅外線,就可以看到肉眼不該看到的東西了。
X27夜視攝像機拍攝到的夜晚畫面
而一些攝影器材能夠捕捉紅外線,比如紅外攝像機,還有夜視攝像機。滅火時消防員會用紅外攝像機尋找建築物裡的人;軍方作戰用的夜視鏡也是利用相同的原理。
在攝影圈,有專門用紅外感光設備拍攝的藝術流派,一加的技術對於玩攝影的人來說完全不是秘密。
利用紅外線的攝影
總而言之,紅外攝像技術並不新穎,只不過由於存在隱私風險,在大眾消費品領域是個禁忌。
往遠了說,1998年,索尼就曾經出過事。當時它家推出了一款帶夜視功能的攝錄機。
1998年上市並被召回的索尼攝錄機
這款攝錄機也是利用紅外技術拍攝,且它的技術強大到可以過濾泳衣。後來,索尼召回了這款攝錄機。
一加之外,現在也有一些手機出現了紅外攝像頭。比如,蘋果家的 Iphone X手機推出的 Face ID 和配套的 TrueDepth 紅外攝像頭和傳感器也是利用紅外線實現人臉識別的。
Face ID在運作時,會發射紅外線,掃描人臉。
最左邊這個攝像頭就可以讀取紅外線數據。第二個就是紅外線發射儀。最右邊的方塊可以投射3萬個紅外光點。
接著,Iphone X手機自帶的軟體對紅外數據進行分析,然後解鎖手機。
雖然在普通玩家手裡,這種紅外攝像頭只能用於掃臉,但也有高級玩家破解了它,並用它拍到了塑料外殼下的圖案——
此外,也有些法外狂徒專門改裝了攝錄機。這是某款被改裝的 VHS 攝錄機在880納米的紅外線下拍到的畫面——
這就是具有熱紅外視力的白娘子看到的世界吧,這麼說起來許仙在她眼裡一直是薄碼的。人類沒有演化出白娘子那樣的視力,大概是為了避免自己變成蛇精病吧。
不管以後會不會再次出現類似的透視手機或攝像機,你肯定想知道哪些材料在紅外線下是透明的。
由於太陽能板等設備需要能夠對紅外線透光的材料,因此科學家們也在研發在紅外線下透明的物質。我們通過相關的研究就可以了解不同材料對紅外線的透光性。
首先來看看塑料。
2003年,一篇發表在 Energy Conversion and Management 上的研究比較了不同塑料的對紅外線的透過率,也就是允許紅外線透過的能力。
用聚乙烯製作的塑料包裝
該研究發現,在同等厚度和光源溫度的情況下,聚丙烯(PP,是紡織品、文具的常見材料)和聚乙烯(PE,用於製造塑膠袋、塑料瓶)在紅外線下比較透明。如果只看人體溫度範圍的透過率,依舊是聚丙烯和聚乙烯最透。
外殼口罩的外層和內部的熔噴棉就是聚丙烯製作的
亞克力(有機玻璃)、麥拉膜、聚醯亞胺(航天氣密材料)和玻璃鋼(頭盔、體育器材)的紅外線透過率稍差。
聚氯乙烯(銀行卡、會員卡、非食品包裝、黑膠唱片)、聚碳酸酯(CD光碟、桶裝水桶、嬰兒奶瓶、樹脂鏡片)、聚氟乙烯(雨衣)的紅外透過率處於中遊。
礦泉水瓶因為是PET製作的,常被回收製造衣物纖維。
至於經常被用來做衣服的 PET 塑料(點我查看塑料瓶如何變身成衣服),它對某些波段的紅外線也有很好的透過率,因此也有被紅外攝像機看穿的可能。
除了容易透紅外線的塑料,還有更有趣的無機材料,它們在普通燈光下它們完全不透明,但是在紅外線下卻裡外通透。
矽就是一個典型。在可見光下,矽是不透明的,但是在紅外線下它是透明的。
在紅外線(右下角)下,矽是透明的。
這是怎麼回事呢?
具體來講,材料是否透光取決於是否有自由電子。有自由電子的物質,比如金屬就是不透明的。
矽是非金屬,沒有自由電子(不導電),但是矽原子之間可以形成共價鍵。如果入射光光子的能量大於共價鍵的能量,那麼光子就會被吸收,同時共價鍵就會斷裂,出現自由電子,並產生光電流。
但是如果光子的能量不夠,那麼它就不會被吸收,共價鍵不會破裂,而光子就可以毫髮無傷地穿過材料,材料對光子來說就是「透明的」。
矽
對於矽來說,能夠拆家的光子波長是1.1微米,正處於紅外波段。所以矽對於某些波段的紅外線來說是透明的,但是到了能量更高的可見光波段,就變成不透明的了。
和矽類似,同樣也是共價鍵半導體的砷化鎵用肉眼看也不透明,但是在紅外線下宛若隱形。大多數塑料這樣的聚合物內部也是共價鍵,也沒有什麼自由電子,它們能透一部分紅外線也是基於類似的原理。
砷化鎵片 圖片來源:wikipedia
更有趣的是,和矽以及砷化鎵一樣,幾乎所有的繪畫顏料都在可見光下不透明,但在紅外線下完全透明。這是因為繪畫顏料幾乎都是氧化物或硫化物,它們的共價鍵沒有辦法吸收紅外線。
由於大多數繪畫顏料對紅外線透明,梵谷對畫作 La Mousmé (1888)在紅外線(1.2微米和1.6微米的疊加)照射下幾乎變成了全黑。
圖片來源:Scientific Examination of Art: Modern Techniques in Conservation and Analysis (2005)
總之為了防止紅外相機偷拍,大家最好用金屬物質給自己打碼,千萬別用半導體什麼的遮擋就對了。
說到底,在透視方面,紅外攝像技術並不是最犀利的。
美國、歐盟的一些機場就配有人體掃描安檢儀。一些人體掃描安檢儀採用的是微波反射技術,它能用高頻無線電波掃描人體表面,製作圖像。大家可以觀摩一下微波反射技術的效果——
利用微波反射技術的人體掃描安檢儀圖像 圖片來源:tech wire asia
這可比紅外攝像這種半遮不遮的要粗暴多了。顯然,因為效果拔群,人體掃描安檢儀也引起了很大的隱私爭議,在一些國家(如英國)被禁了。
黑夜給了你黑色的眼睛,有人卻想用它看紅外小電影...