Valgusvälja fotograafia: mis see on ja kuidas see töötab?

Valgusvälja fotograafia on olnud pikka aega. Esimese analoogvalgusvälja seadme leiutas 1908. aastal Gabriel Lippmann, kes pälvis lõpuks värvifotograafia töö eest Nobeli preemia.

Valgusvälja fotograafia on põnev, kuna see võimaldab teil pärast pildi tegemist juba pildi fookustasandit ümber liigutada, mis on tavalisel pildistamisel võimatu.

Niisiis, kuidas valgusvälja fotograafia töötab? See artikkel õpetab teile kõike, mida peate teadma.

Mis on valgusvälja fotograafia?

Tavaline fotograafia töötab inimese silmaga väga sarnaselt. Sa fokuseerid kaameraga ja sensor jäädvustab kahemõõtmelise pildi kolmemõõtmelisest ruumist, fookuses on selle ruumi “viil”. Kõik fokuseeritud ala ees või taga on udune ja fookusest väljas. Seda seetõttu, et tavaline andur hõivab teavet ainult valguse intensiivsuse kohta.

Valgusväli viitab kõigi stseenis olevate valguskiirte (iga footoni) tervikule. Valgusvälja moodustavad valguskiired on määratletud plenoptilise funktsiooniga (seetõttu nimetatakse valgusvälja kaameraid ka plenoptilisteks kaamerateks). Plenoptiline funktsioon kirjeldab valguskiirt viies mõõtmes: selle koordinaadid 3D-ruumis (X, Y, `) ja selle suund 2D-ruumis (kaks nurka).

Valgusvälja fotograafia haarab konkreetse stseeni valgusväljalt saadud teavet, sealhulgas nii valguse intensiivsus kui ka valguskiirte suund (vastavalt plenoptikule funktsioon).

Valgusvälja fotograafia erineb tavapärasest fotograafiast väga palju. See võimaldab teil jäädvustada kolmemõõtmelist pilti ja valida fookuse fakti järel. Mitme anduri abil saab tabada nii sissetulevat valgust kui ka valguskiirte suunda.

Kuidas valgusvälja fotograafia töötab?

Nagu mainitud, jäädvustab valgusvälja kaamera kogu teabe kaamera ees olevast valgusväljast. See teave sisaldab valguse intensiivsust, värvi ja suunda. Selle tõttu on võimalik matemaatiliselt kindlaks teha, kust iga valguskiir kiirgas enne andurini jõudmist. See tähendab, et stseeni saab konstrueerida kolmemõõtmelise mudeli.

Valgusvälja jäädvustamiseks on näiteks mitu tehnikat:

• Ühe kaamera kasutamine stseeni kohta teabe vaatamiseks mitme nurga alt. See meetod annab valiku paljudest piltidest.
• Mitme kaameraga massiivid. Neil on tavaliselt laias valikus kümneid andureid, millest igaüks võtab stseeni kohta teavet veidi erineva nurga alt. See meetod toodab ka palju pilte korraga.
• Microlens massiivid. Sadade mikroläätsede massiivi olemasolu ühe digikaamera sensori ees võimaldab hõivata valgusvälja teavet. Nii saadakse pilt, mis koosneb sadadest alamkujutistest.

Iga pilt või alamkujutis erineb valguskiirte jäädvustamisest, mis on tekkinud veidi erinevates ruumikohtades. Kuna iga piksel näitab seetõttu veidi erinevat stseeni, salvestatakse teave valguskiire nurga kohta. See võimaldab arvutada iga objekti kaugust kaamerast ja asukohta stseenis ning lõpuks välja töötada stseeni 3D-mudeli.

Valgusvälja fotograafia rakendused

Valgusvälja pildistamiseks on erinevaid kasutusviise, mis võivad olla uskumatult kasulikud. Kuna kogu teave stseeni valgusvälja kohta on salvestatud, on valgusväljakujutisi võimalik töödelda mitmel viisil, mis pole tavalisel fotograafial võimalik.

Kohandatud fookuspunkt

Valgusvälja pildistamise kõige tuntum omadus on fookuspunkti muutmine pärast pildi tegemist. Seda seetõttu, et kaamera jäädvustatud teave sisaldab fookust igal kauguse tähendusel et keeruka tarkvaraga on võimalik valida mis tahes kaugus stseen.

Muutuv teravussügavus

Sarnaselt fokuseerimisega on salvestatud teabe olemuse tõttu võimalik pilte töödelda ka sünteetilise apertuuriga. Ava on läätse ava läbimõõt ja määrab teravussügavuse (kui fookusest väljas on esiplaan ja taust) pildil.

Seotud: Miks on F-stop fotograafias oluline?

Kuna valgusvälja pilt sisaldab teavet igal võimalikul fookuskaugusel, on see võimalik luua pilte, millel on võimalikult väike teravussügavus (fookuses on ainult väga väike lõik). Samuti on võimalik luua lõpmatu teravussügavusega pilt, kus kõik pildil olevad on fookuses.

Parallaksi efekt

Olenevalt valgusvälja jäädvustamise viisist on võimalik luua stseeni veidi erinevad vaatenurgad. See sõltub pildi tegemiseks kasutatud süsteemi läbimõõdust või laiusest. Mida laiem on läätsesüsteem, seda rohkem valgust haaratakse laiemate nurkade alt.

Kui pilt on tehtud, on pildi perspektiivi võimalik muuta väikese hulga võrra, justkui liigutaksite oma pead reaalses stseenis. Seda tuntakse parallaksi efektina. Parallaksi efekti kasutades on võimalik ka 3D-pilti rekonstrueerida.

Arvutage kaugused

Sõltuvalt valgusvälja fotosüsteemi tundlikkusest ja selle optilistest omadustest on võimalik arvutada kaugus objektiivist stseeni objektideni. Selle üks suuremaid rakendusi oleks mikroskoopia, kus on kasulik täpselt mõõta sünteetiliste või bioloogiliste proovide suurust.

Muutke valgustingimusi

Kuna valgusvälja fotograafias on salvestatud nii palju teavet stseeni sügavuse kohta, on järeltöötlustarkvaraga võimalik stseeni valgustust täpselt taastada. Kuna tarkvara teab kõigi pildil olevate objektide suhtelisi asukohti, saab ta veenvalt arvutada, kuhu varjud langevad.

Virtuaalne reaalsus

Valgusvälja pildistamine võib muuta filmitegemist ja VR igaveseks. Seda seetõttu, et valgusvälja fotograafiat saab kasutada reaalse VR loomiseks. Google on selle kohta välja töötanud näited, mida saab vaadata Aur.

Kasutades 16 GoPros pöörlevat kaameramassiivi, jäädvustasid nad tuhandeid pilte, mis salvestasid kogu valgusvälja teabe 3D-ruumis. Seejärel suutsid nad luua kolmemõõtmelise, kuue vabadusastmega virtuaalse reaalsuse kogemuse.

Kas valgusväljakaamerad on fotograafia tulevik?

2012. aastal oli esimene tarbijaturu valgusvälja kaamera välja andnud firma Lytro. Sellel kaameral oli ühe megapiksline eraldusvõime püsiva avaga F / 2 ja seda müüdi vahemikus 400 kuni 500 dollarit. Sellest ajast alates on turule jõudnud väga vähesed tarbijatele suunatud valguskaamerad.

Eraldusvõime ja pildikvaliteedi puudumine tähendas seda, et valgusväljakaamerad lihtsalt ei hakanud tarbijaturul startima nagu DSLR-id. Tegelikult jäävad paljud valgusvälja tehnoloogia kasutusalad arendamisse.

Kuid on põhjus, miks Google (ja nüüd Apple) sellesse tehnoloogiasse investeerivad, ja selle kasutamine VR-i 3D-kasutuskogemuste loomiseks on vaid üks näide!

Facebookis töötab nüüd AR / VR-seadmetega 10 000 inimest

Püüdes vähendada oma sõltuvust Apple'ist ja Google'ist, läheb Facebook Oculusele all-in.

Loe edasi

Autori kohta