Comment fonctionne la caméra Lytro

Prendre la photo parfaite est à la fois art et science. Autrefois, lorsque le film était le seul support que vous pouviez utiliser, vous deviez vous assurer que vous disposiez de l'objectif, de l'éclairage et du type de film appropriés pour la prise de vue. Alors que les appareils photo numériques occupaient le devant de la scène, le choix de l'objectif et l'éclairage restaient importants. La connaissance des logiciels de montage était tout aussi importante. Les bons outils peuvent vous aider à régler la balance des couleurs, le contraste et d'autres caractéristiques de l'image.

Même les appareils photo pour les photographes professionnels ont des limites. L'un d'eux est le point focal d'une photographie donnée. Imaginez que vous avez mis en place un plan dans lequel une branche d'arbre est au premier plan et une personne est posée en arrière-plan. Vous ajustez les paramètres de votre appareil photo pour que la personne en arrière-plan soit nette. La branche d'arbre au premier plan n'est pas mise au point, créant ce que vous espérez être une image artistique. Vous prenez la photo.

Plus tard, alors que vous contemplez votre chef-d'œuvre, vous avez un doute tenace dans votre esprit. Peut-être aurait-il été préférable de se concentrer sur la branche d'arbre plutôt que sur la personne posée en arrière-plan. Peut-être que l'ambiguïté aurait rendu l'image plus intrigante. Mais vous ne le saurez jamais, car vous ne pouvez pas modifier la mise au point sur une photo que vous avez déjà prise.

La caméra Lytro résout ce problème. Il utilise des lentilles et des capteurs spéciaux pour capturer tous les champs lumineux dans le cadre d'une scène. Lorsque vous prenez une photo avec un appareil photo Lytro, vous ne faites que commencer. Avec un logiciel spécial, inclus lors de l'achat de l'appareil photo, vous pouvez régler le point focal de l'image après l'avoir déjà prise. Passer d'un premier plan à un arrière-plan ne prend qu'une simple pression du doigt ou un clic de souris.

Comment ça marche? Pour vraiment le comprendre, nous devons d'abord regarder comment un appareil photo traditionnel capture une image.

1. Se concentrer sur le problème
2. Champs de lumière
3. Simuler la profondeur
4. Images vivantes
5. Note de l'auteur

Au niveau le plus élémentaire, une caméra enregistre la lumière . Lorsque vous photographiez une scène, la lumière réfléchie par la scène frappe l'objectif de votre appareil photo. La lentille dévie la lumière et la redirige vers le support d'enregistrement. Dans un appareil photo argentique , ce support est une bande de plastique traité chimiquement. Dans un appareil photo numérique, c'est un capteur électronique.

La lumière de la scène se courbe lorsqu'elle passe à travers l'objectif. Les rayons lumineux convergent tous vers un même point. Si vous souhaitez que le sujet de votre photo soit net, vous devez placer ce point sur la surface de votre film ou sur le capteur numérique. Vous pouvez ajuster la convergence des rayons en rapprochant ou en éloignant l'objectif du support. Lorsque vous mettez au point un objectif dans un appareil photo, ce qui se passe réellement, c'est que l'objectif se rapproche ou s'éloigne du reste de l'appareil photo.

La courbure de la lentille détermine à quelle distance de la surface de la lentille la lumière convergera vers un point. Une lentille plate ne fera pas tourner la lumière dans un angle aussi aigu qu'une lentille arrondie. C'est pourquoi le point de convergence d'une lentille plate est plus éloigné de la lentille qu'il ne le serait avec une lentille arrondie. Selon ce que vous voulez photographier, vous aurez besoin du bon objectif pour vous assurer que votre sujet est net.

L'approche standard de la photographie totalise toute la lumière frappant une image. Il n'y a pas de choix avec un appareil photo traditionnel qui peut tout capturer afin que vous puissiez changer la mise au point après avoir pris la photo - ce que vous voyez dans l'image finale est ce que vous obtenez. Mais si vous pouviez enregistrer tous les rayons lumineux individuels afin que votre image ait toutes les informations visuelles d'une scène, vous pourriez passer d'un point focal à un autre avec le bon logiciel.

C'est la base de la caméra Lytro. Il capture non seulement la quantité totale de lumière dans une scène, mais également les champs lumineux réels.

Lorsque nous regardons un objet éclairé, nos yeux détectent la lumière qui rebondit sur cet objet. Cette lumière voyage dans toutes les directions - si l'objet est transparent, la lumière continue également à travers lui. Si vous pouviez isoler un seul point dans l'espace au sein de cette scène éclairée, vous découvririez des rayons de lumière traversant, voyageant dans toutes les directions.

Un champ lumineux décrit ce phénomène. Vous pouvez considérer un rayon de lumière comme quelque chose qui a cinq dimensions. Trois de ces dimensions sont les dimensions spatiales que nous connaissons tous - ce qui se traduit approximativement par la hauteur, la longueur et la profondeur, ou les axes x, y et z. Les deux autres dimensions font référence au flux de lumière le long du rayon.

La distribution géométrique de la lumière est ce que nous appelons une fonction plénoptique . Le mot plénoptique vient du mot latin plenus signifiant plein ou complet. L' optique fait référence au comportement de la lumière. Pour capturer toute la lumière d'une scène, nous aurions besoin d'une caméra plénoptique.

Une caméra plénoptique littérale n'est qu'un exercice de réflexion. Les objets physiques opaques bloquent la lumière - ils provoquent une occlusion. Pour capturer un champ lumineux, l'appareil photo - et le photographe - devraient habiter simultanément toutes les perspectives autour d'un sujet sans bloquer la lumière. Nous n'avons pas compris comment positionner une caméra pour capturer tous les points de vue autour d'un sujet ou empêcher l'occlusion. Mais la caméra Lytro simule certaines fonctions plénoptiques.

L'appareil a quelques points communs avec votre appareil photo numérique moyen . Il a une lentille et une ouverture à travers lesquelles la lumière passe. Il dispose également d'un capteur qui détecte la lumière. Mais entre les deux se trouve un réseau de microlentilles. Ces objectifs sont beaucoup plus petits que l'objectif principal du Lytro - un prototype de caméra plénoptique qui était le prédécesseur du Lytro avait des microlentilles qui étaient 280 fois plus petites que l'objectif principal [source : Ng ].

Les lentilles du réseau dirigent la lumière de l'arrière de la lentille principale vers le capteur. Le capteur capture le champ lumineux entre l'ouverture de l'objectif du Lytro et le capteur. La résolution des photographies dépend à la fois de la puissance du capteur et du nombre de microlentilles dans le réseau.

Une fois que vous avez capturé une image, il est temps de calculer quelques chiffres.

Imaginez que vous avez une longue table remplie d'objets. Vous vous tenez à une extrémité de la table et vous vous concentrez sur le groupe d'objets le plus proche et prenez une photo. Avec un appareil photo numérique normal , vous vous retrouveriez avec une photo dans laquelle les objets les plus proches sont mis au point. Plus les autres objets sont éloignés, plus ils apparaîtront flous et indistincts sur l'image.

Au départ, une photo Lytro peut également ressembler à cela. Mais si vous indiquez que vous souhaitez qu'une zone différente de l'image soit mise au point - vous voulez vraiment voir ces jouets sympas que vous placez peut-être à l'autre bout de la table - le point focal change.

Le capteur du Lytro peut générer différentes images en fonction du champ lumineux capturé dans la caméra. Bien que vous soyez limité par les paramètres de mise au point d'un appareil photo physique lorsque vous prenez une photo, le Lytro vous donne le choix. En effet, vous pouvez modifier la profondeur focale d'une image Lytro après avoir déjà pris la photo.

Lorsque vous faites la mise au point d'un appareil photo physique, vous rapprochez ou éloignez l'objectif et l'ouverture du capteur. Une image Lytro - le fichier image propriétaire est appelé image de champ lumineux ou fichier LFP - contient des informations sur le champ lumineux de cette image. Essentiellement, le logiciel crée un objectif et un capteur virtuels, simulant ce qui se passerait si vous deviez modifier physiquement la mise au point sur un appareil photo traditionnel. La lentille virtuelle se rapproche ou s'éloigne du capteur virtuel.

Une collection complexe d'algorithmes fait le travail. La lumière que vous capturez avec l'appareil photo sert d'information. Les algorithmes sont un ensemble de directives que le logiciel Lytro doit suivre. Le logiciel simule ce qu'une caméra physique aurait fait et génère l'image avec le point focal approprié. Sans les informations du champ lumineux, cela ne serait pas possible - le Lytro n'aurait pas les informations nécessaires pour changer de focus.

La société propose un produit logiciel appelé Lytro Desktop qui vous permet de stocker et de manipuler des photos Lytro sur votre ordinateur. Finalement, l'appareil photo peut également vous permettre de prendre des photos avec une profondeur de champ étendue. Cela signifie que vous pourrez peut-être prendre une photo avec des objets au premier plan et à l'arrière-plan et garder tout au point en même temps. Les algorithmes de profondeur de champ étendus reconstituent essentiellement une photo en prenant les parties les plus nettes de chaque image potentielle que vous obtiendriez d'une prise de vue avec un appareil photo Lytro. C'est presque comme si vous preniez une série de photos avec différents points focaux, en supprimant tous les éléments réellement mis au point, puis en les collant tous ensemble.

La société Lytro appelle les images LFP des "images vivantes". C'est parce que vous pouvez partager ces images via une plate-forme spéciale appelée Lytro Web. La plate-forme prend en charge le logiciel qui vous permet de basculer la mise au point sur une image. En partageant vos photos sur cette plateforme, vous pouvez laisser d'autres personnes explorer vos photos et modifier la mise au point aussi souvent qu'elles le souhaitent.

Vous pouvez également choisir de conserver vos fichiers stockés localement sur votre ordinateur, en les visualisant avec le logiciel Lytro Desktop. Ce logiciel vous donne également la possibilité de changer la mise au point sur n'importe quelle image prise avec la caméra Lytro à tout moment. Alors que les fichiers LFP contiennent toutes les informations sur le champ lumineux des images que vous avez prises, le logiciel contient l'ensemble des instructions nécessaires pour désactiver les points focaux.

L'un des inconvénients de l'approche de la photographie en champ lumineux est que les fichiers d'image ont tendance à être volumineux. Ils sont gros car la capture de toutes les informations dans un champ lumineux prend beaucoup d'espace de données. Un fichier LFP typique fait environ 16 mégaoctets. En revanche, une image JPEG typique sur le Web ne peut être que de 30 kilo-octets ou moins.

Un autre inconvénient est que vous ne pouvez pas partager une image LFP en dehors de la plate-forme Web Lytro. Si vous souhaitez partager un LFP, vous devez d'abord le télécharger sur Lytro Web. Ensuite, vous pouvez envoyer le lien à qui vous voulez.

Vous pouvez convertir des fichiers LFP en fichiers JPEG, mais il y a un hic. Un JPEG ne peut pas prendre en charge le format d'image vivante - en d'autres termes, vous ne pouvez pas changer la mise au point. Pour exporter un LFP au format JPEG, vous devez d'abord choisir le point focal que vous souhaitez dans votre image. En tant que JPEG, votre image sera immuable - c'est juste une photo numérique normale .

La photographie en champ lumineux éliminera-t-elle le besoin de développer des compétences photographiques telles que la composition et la mise au point ? À court terme, il semble que les limites du Lytro l'empêcheront d'éliminer le travail acharné et les compétences artistiques que les photographes sérieux développent au fil des années de pratique. Mais peut-être qu'à l'avenir, ces caméras vous permettront de viser, de filmer et de vous concentrer sur ce que vous voulez plus tard.

Voici un exemple d'image vivante. Cette image a été capturée par Hanlin, membre de la communauté Lytro. Cliquer sur la Tour Eiffel en arrière-plan la met au point. Cliquez sur le modèle au premier plan pour rétablir la mise au point.

Lorsque j'ai entendu parler de la caméra Lytro pour la première fois, j'ai été étonné. J'ai l'habitude que les photographies soient relativement statiques. Je suis habitué à faire des modifications mineures et à peaufiner les paramètres dans le monde de la photographie numérique, mais il y a des limites strictes que vous rencontrez et que je ne pensais pas pouvoir contourner. La caméra Lytro m'a ouvert les yeux sur d'autres possibilités. J'ai même eu l'occasion de jouer avec un au printemps 2012 lors d'un événement presse. Malheureusement, ils m'ont obligé à le rendre avant que je puisse courir dehors, prenant des photos dans un ajustement photographique diabolique.

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Sources