“透视”手机没那么可怕

2020-06-30 00:50
电脑报 2020年21期
关键词:透视红外线光子

2014年,罗切斯特大学的 Joseph Choi 发明的隐身光学设备

世界上已经出现了各式初级隐身技术,虽然还够不上哈利波特同款,但在某些情况下还是挺好用的。

那么,看穿别人衣物的火眼金睛技术有没有出现呢?最近,一加手机推出的新手机OnePlus 8 Pro,它的“秋意”滤镜具有“透视”功能,能够看穿某些材料。

这个消息一出,网友炸了:它能不能看穿人的衣服呢?

经各路网友测试,该手机只能看穿非常薄的塑料,比如电视机遥控器的外壳,苹果机顶盒的外壳,以及非常薄的T恤,但不能看穿更厚的全棉衣服,也不能看穿刮刮卡。

但不管怎么说,由于这款手机会引发偷窥的忧虑,5月19日凌晨,一加手机在微博上致歉,并表示暂停该滤镜。

那么,这款手机到底使用了什么神奇的技术呢?

实际上,它安装了一颗红外摄像头,使用了红外摄像技术。

红外线和光一样,属于电磁波,只不过它们的波长比较长,人眼看不到。

利用红外线的摄影作品

发热的物体,比如人体会释放红外线,侦测不同物体发出的红外线,就可以看到肉眼看不到的东西了。

一些摄影器材能够捕捉红外线,比如红外摄像机,还有夜视摄像机。灭火时消防员会用红外摄像机寻找建筑物里的人;军方作战用的夜视镜也是利用相同的原理。

最左边红外摄像头就可以读取红外线数据。它旁边是红外线发射仪。最右边的方块可以投射3万个红外光点

在摄影圈,有专门用红外感光设备拍摄的艺术流派,一加手机的技术对于玩摄影的人来说完全不是秘密。

总而言之,红外摄像技术并不新颖,只不过由于存在隐私风险,在大众消费品領域是个禁忌。

往远了说,1998年,索尼就曾经出过事。当时它推出了一款带夜视功能的摄录机。这款摄录机也是利用红外技术拍摄,且它的技术强大到可以过滤泳衣。后来,索尼召回了这款摄录机。

除了一加之外,还有一些手机装备了红外摄像头。比如,苹果的 iPhone X手机推出的 Face ID 和配套的TrueDepth红外摄像头及传感器也是利用红外线实现人脸识别的。Face ID在运作时,会发射红外线,扫描人脸。

虽然在普通玩家手里,这种红外摄像头只能用于扫脸,但也有高级玩家破解了它,并用它拍到了塑料外壳下的图案。

接着,iPhone X手机自带的软件对红外数据进行分析,然后解锁手机。

此外,也有些法外狂徒专门改装了摄录机,用红外线拍下薄衣服下的内衣。

这就是具有热红外视力的白娘子看到的世界吧(部分蛇可以感知红外线),这么说起来许仙在她眼里一直是薄码的。人类没有演化出白娘子那样的视力,大概是为了避免自己变成蛇精吧。

不管以后会不会再次出现类似的透视手机或摄像机,你肯定想知道哪些材料在红外线下是透明的。

由于太阳能板等设备需要能够对红外线透光的材料,因此科学家们也在研发在红外线下透明的物质。我们通过相关的研究就可以了解不同材料对红外线的透光性。

首先来看看塑料。2003年,一篇发表在《能源转换和管理(Energy Conversion and Management)》上的研究比较了不同的塑料对红外线的透过率,也就是允许红外线透过的能力。

该研究发现,在同等厚度和光源温度的情况下,聚丙烯(PP,是口罩、纺织品、文具的常见材料)和聚乙烯(PE,用于制造塑料袋、塑料瓶)在红外线下比较透明。如果只看人体温度范围的透过率,依旧是聚丙烯和聚乙烯最透。

亚克力(有机玻璃)、麦拉膜、聚酰亚胺(航天气密材料)和玻璃钢(头盔、体育器材)的红外线透过率稍差。

聚氯乙烯(银行卡、会员卡、非食品包装、黑胶唱片)、聚碳酸酯(CD光盘、桶装水桶、婴儿奶瓶、树脂镜片)、聚氟乙烯(雨衣)的红外透过率处于中游。

至于经常被用来做衣服的PET塑料,它对某些波段的红外线也有很好的透过率,因此也有被红外摄像机看穿的可能。

除了容易透过红外线的塑料,还有更有趣的无机材料,它们在普通灯光下完全不透明,但是在红外线下却格外通透。

硅就是一个典型。在可见光下,硅是不透明的,但是在红外线下它是透明的。

这是什么原理呢?材料是否透光取决于是否有自由电子。有自由电子的物质,比如金属就是不透明的。

硅是非金属,没有自由电子(不导电),但是硅原子之间可以形成共价键。如果入射光光子的能量大于共价键的能量,那么光子就会被吸收,同时共价键就会断裂,出现自由电子,并产生光电流。光子被吸收材料就不透明。

但是如果光子的能量不够,那么它就不会被吸收,共价键不会破裂,而光子就可以毫发无伤地穿过材料,材料对光子来说就是“透明的”。

大多数绘画颜料对红外线透明,梵高的画作 La Mousmé (1888)在红外线(1.2微米和1.6微米的叠加)照射下几乎变成了全黑

对于硅来说,能够透过的光子波长是1.1微米,正处于红外波段。所以硅对于这些波段的红外线来说是透明的,但是到了能量更高的可见光波段,就变成不透明的了。

和硅类似,同样也是共价键半导体的砷化镓用肉眼看也不透明,但是在红外线下宛若隐形。大多数塑料这样的聚合物内部也是共价键,没有什么自由电子,它们能透过一部分红外线也是基于类似的原理。

更有趣的是,和硅以及砷化镓一样,几乎所有的绘画颜料都在可见光下不透明,但在红外线下完全透明。这是因为绘画颜料几乎都是氧化物或硫化物,它们的共价键不会吸收红外线。

总之为了防止红外相机偷拍,大家最好用金属物质给自己打码,千万别用半导体什么的遮挡就对了。

说到底,在透视方面,红外摄像技术并不是最犀利的。

利用微波反射技术的人体扫描安检仪图像 图片来源:tech wire asia

美国、欧盟的一些机场就配有人体扫描安检仪。一些人體扫描安检仪采用的是微波反射技术,它能用高频无线电波扫描人体表面,制作图像。大家可以观摩一下微波反射技术的效果。

这可比红外摄像这种半遮不遮的要粗暴多了。显然,因为效果拔群,人体扫描安检仪也引起了很大的隐私争议。

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