Lett feltfotografering: Hva er det og hvordan fungerer det?

Lett feltfotografering har eksistert lenge. Den første analoge lysfeltapparatet ble oppfunnet i 1908 av Gabriel Lippmann som til slutt vant en Nobelpris for sitt arbeid med fargefotografering.

Felt med lett felt er fascinerende, ettersom det lar deg flytte fokusplanet til et bilde etter at et bilde allerede er tatt, noe som er umulig i normal fotografering.

Så hvordan fungerer lysfotografering? Denne artikkelen vil lære deg alt du trenger å vite.

Hva er lett feltfotografering?

Normal fotografering fungerer veldig likt det menneskelige øye. Du fokuserer med kameraet og sensoren tar et todimensjonalt bilde av det tredimensjonale rommet, med et “stykke” av det rommet som er i fokus. Alt foran eller bak det fokuserte området er uklart og ute av fokus. Dette er fordi en normal sensor bare fanger informasjon om lysets intensitet.

Lysfeltet refererer til helheten av alle lysstråler (hver foton) i en scene. Lysstrålene som utgjør lysfeltet er definert av den plenoptiske funksjonen (dette er grunnen til at lysfeltkameraer også kalles plenoptiske kameraer). Den plenoptiske funksjonen beskriver en lysstråle i fem dimensjoner: dens koordinater i 3D-rom (X, Y, `) og retning i 2D-rom (to vinkler).

Lysfeltfotografering fanger informasjon fra lysfeltet i en bestemt scene, inkludert både lysintensiteten og retningen til lysstrålene (ifølge plenoptic funksjon).

Felt fra lysfelt er veldig forskjellig fra konvensjonell fotografering. Det lar deg ta et tredimensjonalt bilde og velge hvor fokus vil være etter det faktum. Ved å bruke flere sensorer kan både innkommende lys og retning av lysstrålene fanges.

Hvordan fungerer lysfotografering?

Som nevnt fanger et lysfeltkamera all informasjonen om lysfeltet foran kameraet. Denne informasjonen inkluderer lysets intensitet, farge og retning. På grunn av dette er det mulig å matematisk bestemme hvor hver lysstråle kommer fra før den nådde sensoren. Dette betyr at en tredimensjonal modell av scenen kan konstrueres.

Det er flere teknikker for å fange et lysfelt, for eksempel:

• Bruke et enkelt kamera for å fange informasjon om en scene fra flere vinkler. Denne metoden gir et utvalg av mange bilder.
• Flere kameraer. Disse har vanligvis dusinvis av sensorer i et bredt utvalg som hver fanger informasjon om en scene fra en litt annen vinkel. Denne metoden gir også mange bilder samtidig.
• Microlens arrays. Å ha en rekke hundrevis av mikrolinser foran en enkelt digitalkamerasensor gjør det mulig å fange informasjon om lysfelt. Dette gir et bilde som består av hundrevis av underbilder.

Hvert bilde eller underbilde er forskjellig ved å fange lysstråler som stammer fra litt forskjellige steder i rommet. Fordi hver piksel derfor vil vise en litt annen scene, blir informasjon om lysstrålens vinkel registrert. Dette gjør det mulig å beregne hvert objekts avstand fra kameraet og posisjon i scenen og til slutt utvikle en 3D-modell av scenen.

Anvendelser av Light Field Photography

Det er forskjellige bruksområder for lysfotografering som kan være utrolig nyttig. Fordi all informasjon om lysfeltet til en scene er registrert, er det mulig å behandle bilder av lysfelt på mange måter som ikke er mulig i normal fotografering.

Egendefinert fokuspunkt

Det mest kjente trekk ved fotografering med lysfelt er å kunne endre fokuspunktet etter at bildet er tatt. Dette er fordi informasjonen som fanges av kameraet inkluderer fokus på alle avstandsbetydninger at med sofistikert programvare er det mulig å velge hvilken som helst avstand for å være midtpunktet i scene.

Variabel dybdeskarphet

På samme måte som å fokusere, er det mulig å behandle bilder med "syntetisk blenderåpning" på grunn av naturen til den registrerte informasjonen. Blenderåpning er diameteren på åpningen i en linse og bestemmer dybdeskarpheten (hvor uskarpt forgrunnen og bakgrunnen er) i et bilde.

I slekt: Hvorfor F-Stop er viktig i fotografering

Ettersom et lysfeltbilde inneholder informasjon på alle mulige fokusavstander, er det mulig å lage bilder som har minst mulig dybdeskarphet (bare en veldig liten del er i fokus). Det er også mulig å lage et bilde med uendelig dybdeskarphet der alt i bildet er i fokus.

Parallaks effekt

Avhengig av hvordan lysfeltet fanges opp, er det mulig å produsere litt forskjellige synsvinkler på scenen. Dette avhenger av diameteren eller bredden på systemet som brukes til å ta bildet. Jo bredere linsesystemet er, jo mer lys fanges fra bredere vinkler.

Når bildet er tatt, er det mulig å endre perspektivet på bildet med en liten mengde som om du beveger hodet rundt i den faktiske scenen. Dette er kjent som en parallakseffekt. Ved å bruke parallakseffekten er det også mulig å rekonstruere et 3D-bilde.

Beregn avstander

Avhengig av følsomheten til lysfotograferingssystemet, og hvor velkjent dets optiske egenskaper er, er det mulig å beregne avstanden fra linsen til gjenstander i en scene. En viktig anvendelse av dette vil være i mikroskopi, der det er nyttig å måle størrelsen på syntetiske eller biologiske prøver nøyaktig.

Endre lysforhold

Fordi så mye informasjon om scenedybde er registrert i fotografering med lysfelt, er det mulig med programvare for etterbehandling å rekonstruere belysningen i en scene nøyaktig. Siden programvaren kjenner til de relative posisjonene til alle objektene i et bilde, kan den overbevisende beregne hvor skyggene ville falle.

Virtuell virkelighet

Lys feltfotografering kan endre filmskaping og VR for alltid. Dette er fordi lysfotografering kan brukes til å skape virkelige VR. Google har utviklet eksempler på dette som kan sees på Damp.

Ved hjelp av et roterende kameraarray på 16 GoPros tok de tusenvis av bilder som lagret all lysfeltinformasjonen i et 3D-rom. De var da i stand til å skape en tredimensjonal, seks graders frihets, virtuell virkelighetsopplevelse.

Er lette feltkameraer fremtiden for fotografering?

I 2012 var det første forbrukermarkedets lette feltkamera utgitt av selskapet Lytro. Dette kameraet hadde en megapiksel oppløsning med en konstant blenderåpning på F / 2 og solgte for mellom $ 400 og $ 500. Siden den gang har svært få forbrukermålrettede lysfeltkameraer kommet på markedet.

Mangelen på oppløsning og bildekvalitet gjorde at lysfeltkameraer rett og slett ikke tok av i forbrukermarkedet slik DSLR-er gjorde. Faktisk forblir mange av bruken av lysfeltteknologi under utvikling.

Men det er en grunn til at Google (og nå Apple) investerer i denne teknologien, og bruken av den for å skape 3D-brukeropplevelser for VR er bare ett eksempel!

Facebook har nå 10.000 personer som jobber med AR / VR-enheter

Facebook prøver å redusere avhengigheten av Apple og Google, og går all-in på Oculus.

Les Neste

Om forfatteren