Как работает Lytro Camera

Сделать идеальную фотографию - это отчасти искусство, а отчасти наука. Раньше, когда пленка была единственным средством, которое вы могли использовать, вам нужно было убедиться, что у вас есть правильный объектив, освещение и тип пленки для съемки. Поскольку цифровые камеры занимали центральное место, выбор объектива и освещение оставались важными. Не менее важно было знакомство с программным обеспечением для редактирования. Правильные инструменты могут помочь вам настроить цветовой баланс, контраст и другие особенности изображения.

Даже камеры для профессиональных фотографов имеют ограничения. Один из них является центром любой фотографии. Представьте, что вы сделали снимок, в котором ветка дерева находится на переднем плане, а человек - на заднем. Вы настраиваете камеру так, чтобы человек на заднем плане был в фокусе. Ветвь дерева на переднем плане не в фокусе, создавая, как вы надеетесь, художественный образ. Вы делаете снимок.

Позже, когда вы смотрите на свой шедевр, у вас в голове возникают мучительные сомнения. Возможно, было бы лучше сфокусироваться на ветке дерева, а не на человеке, изображенном на заднем плане. Возможно, двусмысленность сделала бы картину более интригующей. Но вы никогда не узнаете, потому что вы не можете изменить фокус на уже сделанном снимке.

Камера Lytro решает эту проблему. Он использует специальные линзы и датчики для захвата всех световых полей в пределах кадра. Когда вы делаете снимок камерой Lytro, вы только начинаете. С помощью специального программного обеспечения, входящего в комплект поставки камеры, вы можете настроить фокусную точку изображения после того, как вы его уже сделали. Чтобы переключиться с переднего плана на задний план, нужно всего лишь прикоснуться к нему пальцем или щелкнуть мышью.

Как это работает? Чтобы по-настоящему понять это, сначала мы должны посмотреть, как традиционная камера делает снимок.

1. Сосредоточение внимания на проблеме
2. Поля Света
3. Подделка глубины
4. Живые картинки
5. Примечание автора

На самом базовом уровне камера фиксирует свет . Когда вы фотографируете сцену, свет, отраженный сценой, попадает в объектив вашей камеры. Линза изгибает свет и перенаправляет его на носитель записи. В пленочной камере этот носитель представляет собой полоску химически обработанного пластика. В цифровой камере это электронный датчик.

Свет от сцены искажается, проходя через линзу. Все световые лучи сходятся в одной точке. Если вы хотите, чтобы объект вашей фотографии был в фокусе, вам нужно, чтобы эта точка находилась на поверхности пленки или на цифровом датчике. Вы можете отрегулировать место схождения лучей, перемещая линзу ближе к среде или дальше от нее. Когда вы фокусируете объектив в камере, на самом деле происходит то, что объектив перемещается ближе или дальше от остальной части камеры.

Кривизна линзы определяет, как далеко от поверхности линзы свет будет сходиться в точку. Плоская линза не заставит свет поворачиваться под таким острым углом, как закругленная линза. Вот почему точка схождения плоской линзы находится дальше от линзы, чем была бы у скругленной линзы. В зависимости от того, что вы хотите сфотографировать, вам понадобится правильный объектив, чтобы убедиться, что ваш объект находится в фокусе.

Стандартный подход к фотографии складывается из всего света, попадающего на изображение. Нет единственного выбора с традиционной камерой, которая может захватывать все, чтобы вы могли переключить фокус после того, как сделали снимок - то, что вы видите на окончательном изображении, и есть то, что вы получаете. Но если бы вы могли записывать все отдельные световые лучи, чтобы ваше изображение содержало всю визуальную информацию о сцене, вы могли бы переключаться с одной точки фокусировки на другую с помощью подходящего программного обеспечения.

Это основа камеры Lytro. Он фиксирует не только общее количество света в сцене, но и фактические световые поля.

Когда мы смотрим на освещенный объект, наши глаза обнаруживают свет, отражающийся от этого объекта. Этот свет распространяется во всех направлениях - если объект прозрачен, свет также проходит сквозь него. Если бы вы смогли изолировать одну точку в пространстве в пределах этой освещенной сцены, вы бы обнаружили, что лучи света пересекаются и распространяются во всех направлениях.

Световое поле описывает это явление. Вы можете думать о луче света как о чем-то, что имеет пять измерений. Три из этих измерений - это пространственные измерения, с которыми мы все знакомы - что примерно соответствует высоте, длине и глубине или осям x, y и z. Два других измерения относятся к потоку света вдоль луча.

Геометрическое распределение света - это то, что мы называем пленоптической функцией. Слово Plenoptic происходит от латинского слова plenus, означающего полный или полный. Оптика относится к поведению света. Чтобы запечатлеть весь свет сцены, нам понадобится пленоптическая камера.

Буквальная пленоптическая камера - это просто мысленное упражнение. Непрозрачные физические объекты блокируют свет - они вызывают окклюзию. Чтобы запечатлеть световое поле, камера - и фотограф - должны одновременно охватить каждую перспективу вокруг объекта, не блокируя свет. Мы не выяснили, как расположить камеру, чтобы захватить каждую точку вокруг объекта или предотвратить окклюзию. Но камера Lytro имитирует некоторые пленоптические функции.

Устройство имеет несколько общих черт с обычным цифровым фотоаппаратом . Он имеет линзу и диафрагму, через которую проходит свет. Он также имеет датчик, который определяет свет. Но между ними находится массив микролинз. Эти линзы намного меньше, чем основной объектив Lytro - прототип пленоптической камеры, которая была предшественницей Lytro, имела микролинзы, которые были в 280 раз меньше, чем основной объектив [источник: Ng ].

Линзы в матрице направляют свет от задней части основной линзы к датчику. Датчик фиксирует световое поле между апертурой объектива Lytro и датчиком. Разрешение фотографий зависит как от мощности датчика, так и от количества микролинз в матрице.

После того, как вы сделали снимок, пришло время вычислить некоторые цифры.

Представьте, что у вас есть длинный стол, заполненный предметами. Вы стоите у одного конца стола, сосредотачиваетесь на ближайшей группе объектов и делаете снимок. С обычной цифровой камерой вы получите фотографию, на которой в фокусе находятся самые близкие объекты. Чем дальше находятся другие объекты, тем более нечеткими и нечеткими они будут отображаться на изображении.

Изначально так может выглядеть и фотография Lytro. Но если вы укажете, что хотите, чтобы в фокусе была другая область изображения - возможно, вы действительно хотите увидеть те крутые игрушки, которые вы кладете на другой конец стола, - точка фокусировки переключается.

Датчик Lytro может генерировать различные изображения в зависимости от светового поля, снятого камерой. Хотя при съемке вы ограничены настройками фокуса физической камеры, Lytro дает вам выбор. Это потому, что вы можете изменить фокусную глубину изображения Lytro после того, как вы уже сделали фотографию.

Когда вы фокусируете физическую камеру, вы перемещаете объектив и диафрагму ближе или дальше от сенсора. Изображение Lytro - собственный файл изображения, называемый файлом изображения светового поля или файлом LFP - содержит информацию о световом поле этого изображения. По сути, программное обеспечение создает виртуальный объектив и датчик, моделируя то, что произошло бы, если бы вы физически изменили фокус на традиционной камере. Виртуальный объектив перемещается ближе или дальше от виртуального сенсора.

Сложный набор алгоритмов выполняет свою работу. Свет, который вы фиксируете камерой, служит информацией. Алгоритмы представляют собой набор инструкций, которым должно следовать программное обеспечение Lytro . Программное обеспечение имитирует то, что сделала бы физическая камера, и генерирует изображение с соответствующей точкой фокусировки. Без информации из светового поля это было бы невозможно - Lytro не имел бы информации, необходимой для переключения фокуса.

Компания предлагает программный продукт Lytro Desktop, который позволяет хранить фотографии Lytro на вашем компьютере и управлять ими. В конце концов, камера также может позволить вам делать фотографии с увеличенной глубиной резкости. Это означает, что вы можете делать снимки с объектами на переднем и заднем плане и одновременно держать все в фокусе. Алгоритмы расширенной глубины резкости, по сути, объединяют фотографию, делая самые резкие части каждого потенциального изображения, которое вы могли бы получить при съемке камерой Lytro. Это почти как сделать серию фотографий с разными точками фокусировки, вырезать все части, которые на самом деле находятся в фокусе, а затем склеить все вместе.

Компания Lytro называет изображения LFP «живыми картинками». Это потому, что вы можете делиться этими изображениями через специальную платформу под названием Lytro Web. Платформа поддерживает программное обеспечение , позволяющее переключать фокус на изображение. Публикуя свои фотографии на этой платформе, вы можете позволить другим людям изучать ваши фотографии и менять фокус так часто, как им нравится.

Вы также можете сохранить свои файлы локально на своем компьютере, просматривая их с помощью программного обеспечения Lytro Desktop. Это программное обеспечение также дает вам возможность переключать фокус на любое изображение, снятое камерой Lytro, в любое удобное для вас время. В то время как файлы LFP содержат всю информацию о световом поле изображений, которые вы сфотографировали, программное обеспечение содержит набор инструкций, необходимых для переключения точек фокусировки.

Одним из недостатков подхода к фотографии со световым полем является то, что файлы изображений имеют тенденцию быть большими. Они большие, потому что сбор всей информации в световом поле занимает много места для данных. Типичный файл LFP составляет около 16 мегабайт. Напротив, размер типичного изображения JPEG в Интернете может быть не более 30 килобайт.

Еще одним недостатком является то, что вы не можете поделиться изображением LFP за пределами платформы Lytro Web. Если вы хотите поделиться LFP, вы сначала должны загрузить его в Lytro Web. Затем вы можете отправить ссылку кому угодно.

Вы можете конвертировать файлы LFP в файлы JPEG, но есть одна загвоздка. JPEG не может поддерживать формат живого изображения - другими словами, вы не можете переключить фокус. Чтобы экспортировать LFP в формате JPEG, сначала вы должны выбрать точку фокусировки на вашем изображении. В формате JPEG ваше изображение будет неизменным - это обычная цифровая фотография .

Избавится ли фотография в светлом поле от необходимости развивать такие навыки фотографии, как композиция и фокусировка? В краткосрочной перспективе кажется, что ограничения Lytro помешают ему избавиться от тяжелой работы и художественных навыков, которые серьезные фотографы развивают за годы практики. Но, возможно, в будущем эти камеры позволят вам просто наводить, снимать и фокусироваться на том, что вам нравится позже.

Вот пример Живой картинки. Это изображение было снято членом сообщества Lytro Ханлином. Щелкнув на Эйфелевой башне на заднем плане, вы увидите ее в фокусе. Щелчок по модели на переднем плане снова переключает фокус.

Когда я впервые услышал о фотоаппарате Lytro, я был поражен. Я привык к тому, что фотографии относительно статичны. Я знаком с внесением незначительных правок и настройкой параметров в мире цифровой фотографии, но есть некоторые жесткие ограничения, с которыми вы сталкиваетесь, и я не думал, что вы сможете их обойти. Камера Lytro открыла мне глаза на другие возможности. Мне даже довелось поиграть с одним из них весной 2012 года на пресс-конференции. К сожалению, они заставили меня вернуть его, прежде чем я смог выбежать на улицу, делая фотографии в дьявольской фотографической форме.

Статьи по Теме

Источники