Разбиране на фотографията на светлинното поле - 💡 Fix My Ideas

Разбиране на фотографията на светлинното поле

Разбиране на фотографията на светлинното поле


Автор: Ethan Holmes, 2019

Динамично изображение на светлинното поле. Кликнете, за да префокусирате. Кликнете / плъзнете, за да промените перспективата.

Традиционните камери, независимо дали са цифрови или аналогови, улавят сцена от една единствена гледна точка. Photoshop (и подобни програми) ни позволяват да правим удивителни неща с тези изображения, но никаква пост-обработка не може да увеличи информацията, кодирана от оригиналното устройство. Един очевиден начин да се направи това е чрез увеличаване на размера на сензора за изображения, и наистина, тъй като цифровата фотография е напреднала, ние наблюдаваме стабилна прогресия до по-големи и по-големи сензори за тази доста очевидна причина.

Всъщност, постижимият размер на сензорите за изображения на CMOS сега значително надвишава нуждите на почти всички практически приложения, и както ще обясним по-късно, този „излишък“ от сензорни пиксели е един от ключовите постижения, които отварят пътя за широко разпространение на „светлината“ полето (или “пленоптично”) изображение. Голямото обещание на този нов вид фотография е възможността да се уловят не само повече информация за една сцена, но и повече видове информация, Достъпът до тези нови “типове данни” отваря редица опции за последваща обработка на софтуер, които са невъзможни при традиционните камери - опции като динамично преориентиране, промяна на перспективата и дори 3D сканиране.

Как работи

Светлинното поле е представително за всички лъчи, които влизат в камерата, а не само за тези, които са фокусирани върху филма или сензора. В конвенционалната камера светлинните лъчи от сцената се фокусират от обектива на филма или сензора. При цифровата фотография всеки пиксел има числова стойност, указваща яркостта, която от своя страна представлява сумата от всички светлинни лъчи от всички части на сцената фокусиран от обектива върху тази част на сензора. В камера с лек поле обаче различните лъчи, които съставляват всеки пиксел, не се сумират, а се измерват и записват поотделно, както по отношение на тяхната яркост, така и по посоките, от които те произхождат.

железария

Светлинното поле е наистина математическа абстракция, която има приложения в области, вариращи от физиката до машинното виждане до компютърната графика. Устройства, които улавят част от светлинното поле, съществуват в много форми. Литрото улавя светлинното поле, като насочва светлинните лъчи, които влизат в главната леща, върху масив от над сто хиляди микрообективи. Микрообектите насочват светлинните лъчи към 6,5 х 4,5 мм CMOS сензор с възможност за улавяне на единадесет милиона светлинни лъча, подредени в решетка от 3280 на 3280. Съхранената информация включва цвят, интензитет, посока и разстояние. Всеки микрообектив използва приблизително 10 × 10 пикселова част от CMOS сензора.

Lytro потребителското светлинно поле съществува от няколко години и характеристиката, за която повечето хора говорят, е способността да се фиксира или промени фокусна точка на снимката след като е била взета. Но това не е цялата история; всъщност това е само върхът на айсберга.

Изображението по-горе показва светлинните лъчи отдясно, влизащи във фотоапарата и насочени към CMOS сензора от масива на микро-лещи.

Софтуерът

Заснемането на светлинното поле е само първата стъпка. Следващата стъпка е да се генерира изображение, което може да се гледа. Правейки това е описано като "проследяване на лъчи в обратна посока". За да обясни какво означава това, аз ще опиша как работят камерите за отвор, пресичат се за кратко чрез проследяване на лъчи и накрая обясня процеса на рендериране на Lytro. И трите имат две общи неща. Първо има наблюдател, гледащ сцената и второ, сцената трябва по някакъв начин да бъде изобразена на екрана.

В един отвор фотоапарата светлинните лъчи преминават през дупка в предната част на камерата и се появяват на обратната повърхност като изображение, което е обърнато с главата надолу. Задната стена е по същество екран.Ако сте били вътре в камерата с гърба си към обектива за отвор, ще видите прожектираното изображение пред вас. (Предполага се, че “обектът на сцената е кактус. Може да е всичко, което е. В идеалния случай всички диаграми биха били от псевдо-3D перспектива, но това е извън моите умения за рисуване.)

При проследяване на лъчи сцена се описва математически, като се използват геометрични форми, текстури и източници на светлина. Избрана е точка извън сцената, която представлява позицията на наблюдателя и изображението се генерира от гледна точка на този наблюдател. Проследяването на лъчите се различава от примера на камерата за отвори по три начина. Първо, сцената не съществува в реалния свят и трябва да бъде представена. Второ „реалната” сцена е пред наблюдателя, а не зад и накрая, тъй като сцената е виртуална, изображението на екрана трябва да бъде визуализирано. Това се прави на база пиксел по пиксел. Лъчите “View” се изхвърлят в сцената за всеки пиксел, а цветът на пиксела се изчислява на базата на обектите и източниците на светлина, които всеки излъчва лъч по време на пресичане на сцената. Изпращането на изгледа от наблюдателя значително намалява времето за рендериране.

В случая с Lytro имаме запазени светлинни лъчи, които описват сцената, заснета при заснемането на картината. За да се прожектира изображение върху нашия екран, трябва да се избере фокусна точка. Като се има предвид избраната фокусна точка, софтуерът Lytro използва съхранените светлинни лъчи за изобразяване на изображението. Това е проследяване на лъчи в обратната посока, тъй като лъчите, прожектирани върху екрана, за да генерират изображение, имат начална точка в сцената, вместо да бъдат прожектирани от наблюдателя и през екрана в сцената.

За да прегледате, в трасирането на лъчите, сцената се изобразява чрез заснемане на изгледа от наблюдателя и през екрана, докато при Lytro сцената се изобразява чрез снимане на светлинни лъчи, уловени в сцената обратно на екрана.

Бъдещето

Последно допълнение към софтуера Lytro Library е възможността за създаване на 3D изображения. Тази способност демонстрира още едно предимство на улавянето на светлинното поле. Скутирането наляво или надясно, нагоре или надолу в камерата ще ви даде малко по-различен поглед или перспектива. Данните, необходими за предаването на тези преходи, са част от заловеното светлинно поле и могат да се използват за генериране на 3D визуализации на заснетата сцена. Един чифт евтини очила Anaglyph е всичко, от което се нуждаете. Лесно е да се експортират изображенията като JPG файлове, така че да могат да бъдат видяни от всеки, който има анаглифни очила.

Един недостатък на Lytro камерата е липсата на публикуван API за манипулиране на изображения. Lytro използва собствен формат на изображението и макар че е свършено много работа за обратното проектиране и създаване на софтуер за манипулиране на изображения, докато пиша това, не съществува всеобхватен интерфейс за платформи или софтуер за работа с LFP файлове. ). Най-добрият ресурс, който открих, е „Lytro Meltdown“, който обикновено е ориентиран към Windows, но съдържа много полезна информация.

Фотографията на леките полета е все още в начален стадий. Първоначално цените бяха високи, а резултатите бяха неблагоприятни, но нещата започват да се променят и в двата фронта. Базовата 8GB Lytro камера често се продава от $ 200 до $ 300 наскоро, като редовно се добавят нови възможности за фърмуера на камерата и софтуера за управление на снимки на Lytro Library.

Това, което най-много бих искал да видя, е всеобхватна библиотека с отворени източници, която може да се използва за манипулиране и управление на LFP файлове. Светият граал би бил софтуер, способен да вземе суров файл Lytro и да направи изображения.



Може Да Се Интересувате

Корнер за стажант: Моят робот за масово унищожение

Корнер за стажант: Моят робот за масово унищожение


Празнични цветя за Деня на мъртвите

Празнични цветя за Деня на мъртвите


Преглед на книгата + интервю: AwareKnits от Вики Хауъл и Адриен Армстронг

Преглед на книгата + интервю: AwareKnits от Вики Хауъл и Адриен Армстронг


Как да: Да направим гирлянди от цветя на падането

Как да: Да направим гирлянди от цветя на падането






Последните Публикации