So funktioniert die Lytro-Kamera

Das perfekte Foto zu machen ist teils Kunst und teils Wissenschaft. Früher, als Film das einzige Medium war, das Sie verwenden konnten, mussten Sie sicherstellen, dass Sie das richtige Objektiv, die richtige Beleuchtung und den richtigen Filmtyp für die Aufnahme hatten. Als Digitalkameras im Mittelpunkt standen, blieben die Wahl des Objektivs und die Beleuchtung wichtig. Ebenso wichtig war die Vertrautheit mit Schnittsoftware. Mit den richtigen Werkzeugen können Sie die Farbbalance, den Kontrast und andere Merkmale des Bildes anpassen.

Auch Kameras für professionelle Fotografen haben ihre Grenzen. Einer davon ist der Brennpunkt für ein bestimmtes Foto. Stellen Sie sich vor, Sie haben eine Aufnahme erstellt, bei der ein Ast im Vordergrund und eine Person im Hintergrund zu sehen ist. Sie passen die Einstellungen Ihrer Kamera so an, dass die Person im Hintergrund im Fokus ist. Der Ast im Vordergrund ist nicht im Fokus, wodurch ein, wie Sie hoffen, künstlerisches Bild entsteht. Du machst das Foto.

Später, wenn Sie Ihr Meisterwerk betrachten, haben Sie einen nagenden Zweifel in Ihrem Kopf. Vielleicht wäre es besser gewesen, sich auf den Ast zu konzentrieren, anstatt auf die Person im Hintergrund. Vielleicht hätte die Mehrdeutigkeit das Bild faszinierender gemacht. Aber Sie werden es nie erfahren, weil Sie den Fokus auf einem Bild, das Sie bereits aufgenommen haben, nicht ändern können.

Die Lytro-Kamera geht dieses Problem an. Es verwendet spezielle Linsen und Sensoren, um alle Lichtfelder im Rahmen einer Szene zu erfassen. Wenn Sie mit einer Lytro-Kamera fotografieren, fangen Sie gerade erst an. Mit einer speziellen Software, die beim Kauf der Kamera enthalten ist, können Sie den Brennpunkt des Bildes anpassen, nachdem Sie es bereits aufgenommen haben. Das Umschalten von einem Vordergrund- auf einen Hintergrundfokus erfordert nur eine Berührung mit dem Finger oder einen Mausklick.

Wie funktioniert es? Um es wirklich zu verstehen, sollten wir uns zuerst ansehen, wie eine herkömmliche Kamera ein Bild aufnimmt.

1. Konzentration auf das Problem
2. Lichtfelder
3. Gefälschte Tiefe
4. Lebende Bilder
5. Anmerkung des Verfassers

Auf der einfachsten Ebene nimmt eine Kamera Licht auf . Wenn Sie eine Szene fotografieren, trifft von der Szene reflektiertes Licht auf das Objektiv Ihrer Kamera. Die Linse beugt das Licht und lenkt es auf das Aufzeichnungsmedium um. In einer Filmkamera ist dieses Medium ein Streifen aus chemisch behandeltem Kunststoff. In einer Digitalkamera ist es ein elektronischer Sensor.

Licht von der Szene biegt sich, wenn es durch die Linse geht. Die Lichtstrahlen laufen alle in einem einzigen Punkt zusammen. Wenn Sie möchten, dass das Motiv Ihres Fotos scharf ist, muss sich dieser Punkt auf der Oberfläche Ihres Films oder auf dem digitalen Sensor befinden. Sie können einstellen, wo die Strahlen zusammenlaufen, indem Sie das Objektiv näher an das Medium heran oder weiter davon weg bewegen. Wenn Sie ein Objektiv in einer Kamera fokussieren, bewegt sich das Objektiv in Wirklichkeit näher an den Rest der Kamera heran oder weiter davon weg.

Die Krümmung der Linse bestimmt, wie weit entfernt von der Oberfläche der Linse das Licht zu einem Punkt konvergiert. Eine flache Linse wird das Licht nicht in einem so scharfen Winkel drehen wie eine abgerundete Linse. Deshalb ist der Konvergenzpunkt bei einer flachen Linse weiter von der Linse entfernt als bei einer abgerundeten Linse. Je nachdem, was Sie fotografieren möchten, benötigen Sie das richtige Objektiv, um sicherzustellen, dass Ihr Motiv scharf ist.

Der Standardansatz in der Fotografie summiert das gesamte Licht, das auf ein Bild fällt. Bei einer herkömmlichen Kamera, die alles aufnehmen kann, gibt es keine Wahl, sodass Sie den Fokus ändern können, nachdem Sie das Foto gemacht haben – was Sie im endgültigen Bild sehen, ist das, was Sie bekommen. Aber wenn Sie alle einzelnen Lichtstrahlen aufzeichnen könnten, damit Ihr Bild alle visuellen Informationen einer Szene enthält, könnten Sie mit der richtigen Software von einem Brennpunkt zum anderen wechseln.

Das ist die Grundlage für die Lytro-Kamera. Es erfasst nicht nur die Gesamtlichtmenge innerhalb einer Szene, sondern die tatsächlichen Lichtfelder.

Wenn wir auf ein beleuchtetes Objekt schauen, erkennen unsere Augen das Licht , das von diesem Objekt zurückgeworfen wird. Dieses Licht breitet sich in alle Richtungen aus – wenn das Objekt transparent ist, geht das Licht auch durch es hindurch. Wenn Sie in dieser beleuchteten Szene einen einzelnen Punkt im Raum isolieren könnten, würden Sie Lichtstrahlen entdecken, die sich in alle Richtungen ausbreiten.

Ein Lichtfeld beschreibt dieses Phänomen. Sie können sich einen Lichtstrahl als etwas vorstellen, das fünf Dimensionen hat. Drei dieser Dimensionen sind die räumlichen Dimensionen, mit denen wir alle vertraut sind – was grob übersetzt Höhe, Länge und Tiefe oder die x-, y- und z-Achse bedeutet. Die anderen beiden Dimensionen beziehen sich auf den Lichtfluss entlang des Strahls.

Die geometrische Verteilung des Lichts nennen wir eine plenoptische Funktion. Das Wort Plenoptik kommt vom lateinischen Wort plenus und bedeutet vollständig oder vollständig. Optik bezieht sich auf das Verhalten von Licht. Um das gesamte Licht einer Szene einzufangen, bräuchten wir eine plenoptische Kamera.

Eine buchstäbliche plenoptische Kamera ist nur eine Gedankenübung. Undurchsichtige physische Objekte blockieren Licht – sie verursachen Okklusion. Um ein Lichtfeld einzufangen, müssten die Kamera – und der Fotograf – jede Perspektive um ein Motiv herum gleichzeitig einnehmen, ohne das Licht zu blockieren. Wir haben noch nicht herausgefunden, wie man eine Kamera positioniert, um jeden Blickwinkel um ein Motiv herum zu erfassen oder eine Okklusion zu verhindern. Aber die Lytro-Kamera simuliert einige plenoptische Funktionen.

Das Gerät hat einiges mit einer durchschnittlichen Digitalkamera gemeinsam . Es hat eine Linse und eine Öffnung, durch die Licht fällt. Es hat auch einen Sensor, der Licht erkennt. Aber zwischen den beiden befindet sich eine Anordnung von Mikrolinsen. Diese Objektive sind viel kleiner als das Hauptobjektiv des Lytro – ein Prototyp einer plenoptischen Kamera, der Vorgänger des Lytro, hatte Mikrolinsen, die 280-mal kleiner waren als das Hauptobjektiv [Quelle: Ng ].

Die Linsen im Array leiten Licht von der Rückseite der Hauptlinse zum Sensor. Der Sensor erfasst das Lichtfeld zwischen der Objektivöffnung des Lytro und dem Sensor. Die Auflösung der Fotografien hängt sowohl von der Leistung des Sensors als auch von der Anzahl der Mikrolinsen im Array ab.

Sobald Sie ein Bild aufgenommen haben, ist es Zeit, einige Zahlen zu knacken.

Stellen Sie sich vor, Sie haben einen langen Tisch voller Gegenstände. Sie stehen an einem Ende des Tisches und konzentrieren sich auf die nächste Gruppe von Objekten und machen ein Foto. Mit einer normalen Digitalkamera würden Sie am Ende ein Foto erhalten, auf dem die nächsten Objekte scharf sind. Je weiter die anderen Objekte entfernt sind, desto unschärfer und undeutlicher erscheinen sie im Bild.

Anfangs kann ein Lytro-Foto auch so aussehen. Aber wenn Sie angeben, dass ein anderer Bereich des Bildes fokussiert werden soll – Sie möchten vielleicht wirklich diese coolen Spielzeuge sehen, die Sie am anderen Ende des Tisches platziert haben – wechselt der Fokuspunkt.

Der Sensor von Lytro kann basierend auf dem von der Kamera erfassten Lichtfeld verschiedene Bilder erzeugen. Während Sie beim Aufnehmen eines Bildes durch die Fokuseinstellungen einer physischen Kamera eingeschränkt sind, haben Sie mit Lytro die Wahl. Das liegt daran, dass Sie die Tiefenschärfe eines Lytro-Bildes ändern können, nachdem Sie das Foto bereits aufgenommen haben.

Wenn Sie eine physische Kamera fokussieren, bewegen Sie das Objektiv und die Blende näher an den Sensor heran oder weiter davon weg. Ein Lytro-Bild – die proprietäre Bilddatei wird Light Field Picture oder LFP-Datei genannt – enthält Informationen über das Lichtfeld für dieses Bild. Im Wesentlichen erstellt die Software ein virtuelles Objektiv und einen virtuellen Sensor und simuliert, was passieren würde, wenn Sie den Fokus einer herkömmlichen Kamera physisch ändern würden. Die virtuelle Linse bewegt sich näher an den virtuellen Sensor heran oder weiter davon weg.

Eine komplexe Sammlung von Algorithmen erledigt die Arbeit. Als Information dient das Licht, das Sie mit der Kamera einfangen. Die Algorithmen sind eine Reihe von Anweisungen, denen die Lytro -Software folgen soll. Die Software simuliert, was eine physische Kamera getan hätte, und erzeugt das Bild mit dem entsprechenden Brennpunkt. Ohne die Informationen aus dem Lichtfeld wäre dies nicht möglich – Lytro hätte nicht die Informationen, die zum Wechseln des Fokus benötigt werden.

Das Unternehmen bietet ein Softwareprodukt namens Lytro Desktop an, mit dem Sie Lytro-Fotos auf Ihrem Computer speichern und bearbeiten können. Eventuell ermöglicht die Kamera auch Fotos mit erweiterter Schärfentiefe. Das bedeutet, dass Sie möglicherweise ein Foto mit Objekten im Vorder- und Hintergrund aufnehmen und gleichzeitig alles im Fokus halten können. Erweiterte Tiefenschärfealgorithmen setzen ein Foto im Wesentlichen zusammen, indem sie die schärfsten Teile jedes potenziellen Bildes nehmen, das Sie von einer Lytro-Kameraaufnahme erhalten würden. Es ist fast so, als würde man eine Reihe von Fotos mit unterschiedlichen Brennpunkten aufnehmen, alle Teile ausschneiden, die tatsächlich scharf sind, und dann alles zusammenfügen.

Die Firma Lytro nennt LFP-Bilder „lebende Bilder“. Das liegt daran, dass Sie diese Bilder über eine spezielle Plattform namens Lytro Web teilen können. Die Plattform unterstützt die Software , mit der Sie den Fokus auf ein Bild umschalten können. Indem Sie Ihre Fotos auf dieser Plattform teilen, können Sie anderen Personen ermöglichen, Ihre Fotos zu erkunden und den Fokus beliebig oft zu ändern.

Sie können Ihre Dateien auch lokal auf Ihrem Computer speichern und sie mit der Lytro Desktop-Software anzeigen. Diese Software gibt Ihnen auch die Möglichkeit, den Fokus auf jedes Bild, das mit der Lytro-Kamera aufgenommen wurde, jederzeit umzuschalten. Während die LFP-Dateien alle Informationen über das Lichtfeld der von Ihnen aufgenommenen Bilder enthalten, enthält die Software die erforderlichen Anweisungen zum Wechseln der Fokuspunkte.

Einer der Nachteile des Ansatzes der Lichtfeldfotografie ist, dass die Bilddateien in der Regel groß sind. Sie sind groß, weil das Erfassen aller Informationen in einem Lichtfeld viel Datenraum beansprucht. Eine typische LFP-Datei ist etwa 16 Megabyte groß. Im Gegensatz dazu kann ein typisches JPEG-Bild im Web nur 30 Kilobyte oder kleiner sein.

Ein weiterer Nachteil ist, dass Sie ein LFP-Bild nicht außerhalb der Lytro-Webplattform teilen können. Wenn Sie ein LFP teilen möchten, müssen Sie es zuerst auf Lytro Web hochladen. Dann können Sie den Link an wen Sie möchten senden.

Sie können LFP-Dateien in JPEG-Dateien konvertieren, aber es gibt einen Haken. Ein JPEG kann das lebende Bildformat nicht unterstützen – mit anderen Worten, Sie können den Fokus nicht wechseln. Um ein LFP als JPEG zu exportieren, müssen Sie zuerst auswählen, welchen Brennpunkt Sie in Ihrem Bild haben möchten. Als JPEG ist Ihr Bild unveränderlich – es ist nur ein normales Digitalfoto .

Wird die Lichtfeldfotografie die Notwendigkeit beseitigen, fotografische Fähigkeiten wie Komposition und Fokus zu entwickeln? Kurzfristig sieht es so aus, als würden die Einschränkungen von Lytro verhindern, dass die harte Arbeit und die künstlerischen Fähigkeiten, die ernsthafte Fotografen in jahrelanger Praxis entwickeln, eliminiert werden. Aber vielleicht machen es diese Kameras in Zukunft einfach, später einfach auf alles zu zielen, zu fotografieren und zu fokussieren.

Hier ist ein Beispiel für ein lebendiges Bild. Dieses Bild wurde von Lytro-Community-Mitglied hanlin aufgenommen. Ein Klick auf den Eiffelturm im Hintergrund bringt ihn in den Fokus. Ein Klick auf das Modell im Vordergrund schaltet den Fokus wieder zurück.

Als ich zum ersten Mal von der Lytro-Kamera hörte, war ich erstaunt. Ich bin es gewohnt, dass Fotos relativ statisch sind. Ich bin mit kleineren Bearbeitungen und Feineinstellungen in der Welt der Digitalfotografie vertraut, aber es gibt einige harte Grenzen, an die Sie stoßen, von denen ich nicht dachte, dass Sie sie umgehen könnten. Die Lytro-Kamera hat mir die Augen für andere Möglichkeiten geöffnet. Ich durfte sogar im Frühjahr 2012 bei einer Presseveranstaltung damit spielen. Leider zwangen sie mich, es zurückzugeben, bevor ich nach draußen rennen und Fotos in einem teuflischen fotografischen Anfall machen konnte.

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Quellen