Fotografia svetelného poľa: Čo to je a ako to funguje?

Fotografia svetelného poľa existuje už dávno. Prvé analógové zariadenie so svetelným poľom vynašiel v roku 1908 Gabriel Lippmann, ktorý nakoniec získal Nobelovu cenu za prácu na farebnej fotografii.

Fotografovanie so svetelným poľom je fascinujúce, pretože umožňuje posúvať zaostrovaciu rovinu obrázka po tom, čo už bol obrázok nasnímaný, čo je pri bežnej fotografii nemožné.

Ako teda funguje fotografia na svetelnom poli? Tento článok vás naučí všetko, čo potrebujete vedieť.

Čo je to fotografia svetelného poľa?

Normálna fotografia funguje veľmi podobne ako ľudské oko. Zaostrujete fotoaparátom a snímač sníma dvojrozmerný obraz trojrozmerného priestoru, pričom je zaostrený „výrez“ tohto priestoru. Všetko pred alebo za zaostreným priestorom je rozmazané a rozostrené. Normálny snímač totiž zachytáva informácie iba o intenzite svetla.

Svetelné pole označuje všetky lúče svetla (každý fotón) v scéne. Svetelné lúče, ktoré tvoria svetelné pole, sú definované plenoptickou funkciou (preto sa kamerám so svetelným poľom tiež hovorí plenoptické kamery). Plenoptická funkcia popisuje svetelný lúč v piatich rozmeroch: jeho súradnice v 3D priestore (X, Y, `) a jeho smer v 2D priestore (dva uhly).

Fotografia svetelného poľa zachytáva informácie zo svetelného poľa v konkrétnej scéne vrátane ako intenzita svetla, tak aj smer svetelných lúčov (podľa plenoptickej oblasti) funkcia).

Fotografia svetelného poľa sa veľmi líši od bežnej fotografie. Umožňuje vám zachytiť trojrozmerný obrázok a zvoliť si, kde bude po skutočnosti zaostrené. Použitím viacerých senzorov je možné zachytiť prichádzajúce svetlo aj smer svetelných lúčov.

Ako funguje fotografia na svetelnom poli?

Ako už bolo spomenuté, kamera so svetelným poľom zachytáva všetky informácie o svetelnom poli pred kamerou. Tieto informácie zahŕňajú intenzitu, farbu a smer svetla. Z tohto dôvodu je možné matematicky určiť, odkiaľ každý lúč svetla vychádzal predtým, ako dosiahol senzor. To znamená, že je možné zostrojiť trojrozmerný model scény.

Existuje niekoľko techník na snímanie svetelného poľa, napríklad:

• Používanie jednej kamery na snímanie informácií o scéne z viacerých uhlov. Táto metóda vytvára výber z mnohých obrázkov.
• Polia s viacerými kamerami. Spravidla obsahujú desiatky senzorov v širokom spektre, ktoré zachytávajú informácie o scéne z trochu iného uhla. Táto metóda tiež produkuje veľa obrázkov naraz.
• Mikročočkové polia. Sústava stoviek mikrošošoviek pred jedným snímačom digitálneho fotoaparátu umožňuje snímanie informácií o svetelnom poli. Takto sa vytvorí obraz, ktorý sa skladá zo stoviek čiastkových obrázkov.

Každý obrázok alebo podobraz sa líši zachytením svetelných lúčov, ktoré vznikli na mierne odlišných miestach vo vesmíre. Pretože každý pixel bude preto zobrazovať trochu inú scénu, zaznamenajú sa informácie o uhle svetelného lúča. To umožňuje vypočítať vzdialenosť každého objektu od kamery a polohy v scéne a nakoniec vytvoriť 3D model scény.

Aplikácie fotografie svetelného poľa

Fotografie svetelného poľa majú rôzne použitie, ktoré by mohlo byť neuveriteľne užitočné. Pretože sú zaznamenávané všetky informácie o svetelnom poli scény, je možné snímky svetelného poľa spracovať mnohými spôsobmi, ktoré pri bežnej fotografii nie sú možné.

Vlastné kontaktné miesto

Najznámejšou vlastnosťou fotografie svetelného poľa je schopnosť meniť zaostrovací bod po nasnímaní snímky. Je to tak preto, lebo informácie zachytené fotoaparátom zahŕňajú zaostrenie na každú významnú vzdialenosť že so sofistikovaným softvérom je možné zvoliť si akúkoľvek vzdialenosť, ktorá bude ústredným bodom v scéna.

Variabilná hĺbka ostrosti

Podobne zamerať, vzhľadom na povahu zaznamenaných informácií, je možné spracovávať obrázky so „syntetickou clonou“. Clona je priemer otvoru v šošovke a určuje hĺbku ostrosti (aké rozostrené sú popredia a pozadia) na obrázku.

Súvisiace: Prečo je F-Stop vo fotografii dôležitý

Pretože obraz svetelného poľa obsahuje informácie pri každej možnej zaostrenej vzdialenosti, je to možné vytvorte obrázky, ktoré majú najmenšiu možnú hĺbku ostrosti (zaostrená je iba veľmi malá časť). Je tiež možné vytvoriť obrázok s nekonečnou hĺbkou ostrosti, kde je všetko na obrázku zaostrené.

Paralaxový efekt

V závislosti od spôsobu snímania svetelného poľa je možné vytvoriť mierne odlišné uhly pohľadu na scénu. Závisí to od priemeru alebo šírky systému použitého na nasnímanie obrázka. Čím širší je systém šošoviek, tým viac svetla sa zachytí zo širších uhlov.

Po nasnímaní obrázka je možné zmeniť jeho perspektívu v malom rozsahu, akoby ste v skutočnej scéne pohybovali hlavou. Toto sa nazýva paralaxový efekt. Pomocou paralaxového efektu je tiež možné rekonštruovať 3D obraz.

Vypočítajte vzdialenosti

V závislosti od citlivosti fotografického systému so svetelným poľom a od toho, ako dobre sú známe jeho optické vlastnosti, je možné vypočítať vzdialenosť od objektívu k objektom v scéne. Jednou z hlavných aplikácií tohto riešenia je mikroskopia, pri ktorej je užitočné presne zmerať veľkosť syntetických alebo biologických vzoriek.

Zmena svetelných podmienok

Pretože toľko fotografií o hĺbke scény je zaznamenaných vo fotografii svetelného poľa, je možné pomocou softvéru pre následné spracovanie presne rekonštruovať osvetlenie scény. Pretože softvér pozná vzájomné polohy všetkých objektov v obraze, dokáže presvedčivo vypočítať, kam by tiene dopadali.

Virtuálna realita

Fotografia svetelného poľa máj natrvalo zmeniť filmovanie a VR. Je to tak preto, lebo na vytvorenie skutočného VR je možné použiť fotografiu svetelného poľa. Google vyvinul príklady, na ktoré je možné si pozrieť tieto informácie Parou.

Pomocou rotujúcej kamerovej sústavy 16 GoPros zachytili tisíce snímok, ktoré zaznamenávali všetky informácie o svetelnom poli v 3D priestore. Potom boli schopní vytvoriť trojrozmerný zážitok z virtuálnej reality so šiestimi stupňami slobody.

Sú fotoaparáty so svetelným poľom budúcnosťou fotografie?

V roku 2012 bola prvou spotrebiteľskou kamerou na svetelné pole vydané spoločnosťou Lytro. Tento fotoaparát mal rozlíšenie jeden megapixel s konštantnou clonou F / 2 a predával sa za 400 až 500 dolárov. Odvtedy sa na trh dostalo veľmi málo svetelných kamier zameraných na spotrebiteľa.

Nedostatok rozlíšenia a kvality obrazu spôsobili, že fotoaparáty so svetelným poľom sa na spotrebiteľskom trhu jednoducho nerozbehli tak, ako to robili digitálne zrkadlovky. Mnoho spôsobov využitia technológie ľahkého poľa v skutočnosti zostáva vo vývoji.

Existuje však dôvod, prečo Google (a teraz aj Apple) investujú do tejto technológie a jej použitie pri vytváraní 3D používateľských zážitkov pre VR je len jedným príkladom!

Facebook má teraz 10 000 ľudí pracujúcich na zariadeniach AR / VR

V snahe znížiť svoju závislosť na Apple a Google sa Facebook chystá all-in na Oculus.

Prečítajte si Ďalej

O autorovi