Šviesos lauko fotografija: kas tai yra ir kaip ji veikia?

Šviesos lauko fotografija egzistuoja ilgą laiką. Pirmąjį analoginį šviesos lauko įrenginį 1908 m. Išrado Gabrielius Lippmannas, kuris galiausiai laimėjo Nobelio premiją už spalvotos fotografijos darbą.

Šviesos lauko fotografavimas yra patrauklus, nes leidžia judinti vaizdo fokusavimo plokštumą po to, kai vaizdas jau padarytas, o tai neįmanoma įprastoje fotografijoje.

Taigi, kaip veikia šviesos lauko fotografija? Šis straipsnis išmokys visko, ko jums reikia žinoti.

Kas yra šviesos lauko fotografija?

Įprasta fotografija veikia labai panašiai kaip žmogaus akis. Sufokusuojate fotoaparatu, o jutiklis užfiksuoja erdvinį erdvinės erdvės vaizdą, fokusuodamas tos erdvės „gabalėlį“. Viskas priešais ar už sutelktos srities yra neryški ir nesufokusuota. Taip yra todėl, kad įprastas jutiklis fiksuoja informaciją tik apie šviesos intensyvumą.

Šviesos laukas reiškia visų scenos šviesos spindulių (kiekvieno fotono) visumą. Šviesos spindulius, kurie sudaro šviesos lauką, apibrėžia plenoptinė funkcija (todėl šviesos lauko kameros taip pat vadinamos plenoptinėmis kameromis). Plenoptinė funkcija apibūdina šviesos spindulį penkiomis dimensijomis: jo koordinatės 3D erdvėje (X, Y, `) ir kryptis 2D erdvėje (du kampai).

Šviesos lauko fotografija fiksuoja informaciją iš šviesos lauko konkrečioje scenoje, įskaitant tiek šviesos intensyvumas, tiek šviesos spindulių kryptis (pagal plenoptiką funkcija).

Šviesos lauko fotografija labai skiriasi nuo įprastos fotografijos. Tai leidžia užfiksuoti erdvinį vaizdą ir pasirinkti faktą, kur bus fokusuojamasi. Naudojant kelis jutiklius, galima užfiksuoti tiek gaunamą šviesą, tiek šviesos spindulių kryptį.

Kaip veikia šviesos lauko fotografija?

Kaip minėta, šviesos lauko kamera užfiksuoja visą informaciją apie šviesos lauką priešais kamerą. Ši informacija apima šviesos intensyvumą, spalvą ir kryptį. Dėl to galima matematiškai nustatyti, iš kur sklido kiekvienas šviesos spindulys, kol jis pasiekė jutiklį. Tai reiškia, kad galima sukonstruoti erdvinį scenos modelį.

Pavyzdžiui, yra keletas šviesos lauko fiksavimo būdų:

• Vienos kameros naudojimas norint užfiksuoti informaciją apie sceną iš kelių kampų. Šis metodas sukuria daugybę vaizdų pasirinkimą.
• Kelių kamerų matricos. Paprastai juose yra dešimtys jutiklių plačiame diapazone, kurie kiekvienas užfiksuoja informaciją apie sceną šiek tiek kitu kampu. Šis metodas taip pat sukuria daug vaizdų vienu metu.
• „Microlens“ matricos. Šimtų mikrolęšių masyvas priešais vieną skaitmeninio fotoaparato jutiklį leidžia užfiksuoti šviesos lauko informaciją. Tai sukuria vaizdą, kurį sudaro šimtai antrinių vaizdų.

Kiekvienas vaizdas ar antrinis vaizdas skiriasi fiksuodami šviesos spindulius, kurie atsirado šiek tiek skirtingose ​​kosmoso vietose. Kadangi kiekviename pikselyje bus rodoma šiek tiek kitokia scena, įrašoma informacija apie šviesos spindulio kampą. Tai leidžia apskaičiuoti kiekvieno objekto atstumą nuo fotoaparato ir padėtį scenoje ir galiausiai sukurti 3D scenos modelį.

Šviesos lauko fotografijos programos

Šviesos lauko fotografavimui yra įvairių būdų, kurie gali būti nepaprastai naudingi. Kadangi visa informacija apie scenos šviesos lauką yra įrašyta, šviesos lauko vaizdus įmanoma apdoroti įvairiais būdais, kurie neįmanomi įprastoje fotografijoje.

Pasirinktinis židinio taškas

Labiausiai žinomas šviesos lauko fotografavimo bruožas yra galimybė pakeisti fokusavimo tašką po to, kai padaromas vaizdas. Taip yra todėl, kad fotoaparato užfiksuota informacija apima fokusavimą kiekviename atstumo prasme kad naudojant sudėtingą programinę įrangą galima pasirinkti bet kurį atstumą, kuris bus pagrindinis taškas scena.

Kintamas lauko gylis

Panašiai kaip ir fokusavimui, dėl įrašytos informacijos pobūdžio vaizdus galima apdoroti naudojant „sintetinę diafragmą“. Diafragma yra objektyvo angos skersmuo ir nustato lauko gylį (koks nesutelktas priekinis planas ir fonas) vaizde.

Susijęs: Kodėl F-Stop yra svarbus fotografijoje

Kadangi šviesos lauko paveikslėlyje pateikiama informacija visais įmanomais židinio nuotoliais, tai įmanoma kurti vaizdus, ​​kurie turi kuo mažesnį lauko gylį (fokusuojamas tik labai mažas pjūvis). Taip pat galima sukurti vaizdą su begaliniu lauko gyliu, kuriame viskas vaizde yra fokusuota.

Paralakso efektas

Atsižvelgiant į šviesos lauko fiksavimo būdą, galima sukurti šiek tiek skirtingus scenos vaizdo kampus. Tai priklauso nuo sistemos, naudojamos vaizdui fotografuoti, skersmens ar pločio. Kuo platesnė objektyvo sistema, tuo daugiau šviesos užfiksuojama platesniais kampais.

Nufotografavus vaizdą, galima šiek tiek pakeisti vaizdo perspektyvą, tarsi judėtum galvą tikrojoje scenoje. Tai vadinama paralaksiniu efektu. Naudojant paralaksinį efektą, taip pat galima atkurti 3D vaizdą.

Apskaičiuokite atstumus

Atsižvelgiant į šviesos lauko fotografavimo sistemos jautrumą ir į tai, kiek gerai žinomos jos optinės savybės, galima apskaičiuoti atstumą nuo objektyvo iki objektų scenoje. Vienas pagrindinių taikymo būdų būtų mikroskopija, kai naudinga tiksliai išmatuoti sintetinių ar biologinių mėginių dydį.

Keisti apšvietimo sąlygas

Kadangi tiek daug informacijos apie scenos gylį yra užfiksuota fotografuojant šviesos lauke, galima tiksliai atkurti scenos apšvietimą naudojant po apdorojimo programinę įrangą. Kadangi programinė įranga žino visų paveikslėlyje esančių objektų santykinę padėtį, ji gali įtikinamai apskaičiuoti, kur kris šešėliai.

Virtuali realybė

Šviesos lauko fotografavimas gali pakeisti filmų kūrimą ir VR visam laikui. Taip yra todėl, kad šviesos lauko fotografija gali būti naudojama kuriant realaus gyvenimo VR. „Google“ sukūrė apie tai pavyzdžių, kuriuos galima peržiūrėti Garai.

Naudodami sukamą 16 „GoPros“ kamerų masyvą, jie užfiksavo tūkstančius vaizdų, kurie visą šviesos lauko informaciją įrašė 3D erdvėje. Tada jie sugebėjo sukurti trimatę, šešių laisvės laipsnių virtualios realybės patirtį.

Ar šviesos lauko kameros yra fotografijos ateitis?

2012 m. Buvo pirmoji vartotojų rinkos šviesos lauko kamera išleido bendrovė „Lytro“. Šis fotoaparatas turėjo vieno megapikselio skiriamąją gebą su pastovia F / 2 diafragma ir parduodamas nuo 400 iki 500 USD. Nuo tada į rinką pateko labai nedaug į vartotoją nukreiptų šviesos kamerų.

Skiriamosios gebos ir vaizdo kokybės trūkumas reiškė, kad šviesos lauko kameros tiesiog nepakilo vartotojų rinkoje, kaip tai padarė DSLR. Tiesą sakant, daugelis šviesos lauko technologijų naudojimo būdų tebėra tobulinami.

Tačiau yra priežastis, kodėl „Google“ (ir dabar „Apple“) investuoja į šią technologiją, o jos naudojimas kuriant 3D naudotojo patirtį VR yra tik vienas pavyzdys!

„Facebook“ dabar turi 10 000 žmonių, dirbančių AR / VR įrenginiuose

Siekdamas sumažinti savo priklausomybę nuo „Apple“ ir „Google“, „Facebook“ naudojasi visais „Oculus“.

Skaitykite toliau

Apie autorių