Valokenttävalokuva: mikä se on ja miten se toimii?

Valokenttäkuvaus on ollut olemassa pitkään. Ensimmäisen analogisen valokenttälaitteen keksi vuonna 1908 Gabriel Lippmann, joka lopulta voitti Nobel-palkinnon työstään värivalokuvauksessa.

Valokenttävalokuva on kiehtova, koska sen avulla voit siirtää kuvan tarkennustasoa ympäri, kun kuva on jo otettu, mikä on mahdotonta normaalissa valokuvauksessa.

Joten miten valokenttäkuvaus toimii? Tämä artikkeli opettaa sinulle kaiken mitä sinun tarvitsee tietää.

Mikä on valokenttäkuvaus?

Normaali valokuvaus toimii hyvin samankaltaisesti kuin ihmissilmä. Tarkennat kameralla, ja anturi sieppaa kaksiulotteisen kuvan kolmiulotteisesta avaruudesta, jossa ”tilan osa” on tarkennettu. Kohdistetun alueen edessä tai takana on kaikki epäselvää ja epätarkkaa. Tämä johtuu siitä, että normaali anturi sieppaa tietoja vain valon voimakkuudesta.

Valokenttä viittaa kohtauksen kaikkien valonsäteiden (jokaisen fotonin) kokonaisuuteen. Valokentän muodostavat valonsäteet määritetään plenoptisella toiminnolla (siksi valokenttäkameroita kutsutaan myös plenoptisiksi kameroiksi). Plenoptinen toiminto kuvaa valonsädettä viidessä ulottuvuudessa: sen koordinaatit 3D-avaruudessa (X, Y, `) ja suunta 2D-avaruudessa (kaksi kulmaa).

Valokenttäkuvaus sieppaa valokentän tietoja tietystä kohtauksesta, mukaan lukien sekä valon voimakkuus että valonsäteiden suunta (plenoptisen mukaan) toiminto).

Valokenttävalokuva on hyvin erilainen kuin perinteinen valokuvaus. Sen avulla voit kaapata kolmiulotteisen kuvan ja valita tarkennuksen sijainnin tosiasian jälkeen. Käyttämällä useita antureita, sekä tuleva valo että valonsäteiden suunta voidaan siepata.

Kuinka valokenttäkuvaus toimii?

Kuten mainittiin, valokenttäkamera tallentaa kaikki tiedot valokentästä kameran edessä. Nämä tiedot sisältävät valon voimakkuuden, värin ja suunnan. Tämän vuoksi on mahdollista matemaattisesti määrittää, mistä kukin valonsäde lähti ennen kuin se saavutti anturin. Tämä tarkoittaa, että kohtauksen kolmiulotteinen malli voidaan rakentaa.

Esimerkiksi valokentän sieppaamiseen on useita tekniikoita:

• Yhden kameran käyttäminen kohtauksen tietojen kaappaamiseen useista kulmista. Tämä menetelmä tuottaa valikoiman monia kuvia.
• Usean kameran ryhmät. Näissä on yleensä kymmeniä antureita laajasti, jotka kukin sieppaavat tietoa kohtauksesta hieman eri kulmasta. Tämä menetelmä tuottaa myös useita kuvia kerralla.
• Microlens-ryhmät. Satojen mikrolinssien joukko yhden digitaalikameran tunnistimen edessä mahdollistaa valokenttätietojen sieppaamisen. Tämä tuottaa kuvan, joka koostuu sadoista alikuvista.

Jokainen kuva tai alikuva eroaa sieppaamalla valonsäteet, jotka ovat alkaneet hieman eri paikoista avaruudessa. Koska jokainen pikseli näyttää siis hieman erilaisen kohtauksen, tiedot valonsäteen kulmasta tallennetaan. Tämä antaa mahdollisuuden laskea kunkin kohteen etäisyys kamerasta ja sijainti näkymässä ja lopulta kehittää 3D-malli näkymästä.

Valokenttävalokuvan sovellukset

Valokenttäkuvauksessa on useita käyttötarkoituksia, jotka voivat olla uskomattoman hyödyllisiä. Koska kaikki kohtauksen valokentän tiedot tallennetaan, on mahdollista käsitellä valokenttäkuvia monin tavoin, jotka eivät ole mahdollisia normaalissa valokuvauksessa.

Mukautettu yhteyspiste

Valokenttäkuvauksen tunnetuin piirre on mahdollisuus muuttaa tarkennuspistettä kuvan ottamisen jälkeen. Tämä johtuu siitä, että kameran kaappaamat tiedot sisältävät tarkennuksen jokaisella etäisyyden merkityksellä että kehittyneiden ohjelmistojen avulla on mahdollista valita mikä tahansa etäisyys näkymä.

Vaihteleva syväterävyys

Samoin kuin tarkennukseen, tallennetun tiedon luonteen vuoksi on mahdollista käsitellä kuvia "synteettisellä aukolla". Aukko on linssin aukon halkaisija ja määrittää syväterävyyden (kuinka epätarkka etu ja tausta ovat) kuvassa.

Liittyvät: Miksi F-Stop on tärkeä valokuvauksessa

Koska valokenttäkuva sisältää tietoja kaikilla mahdollisilla tarkennusetäisyyksillä, se on mahdollista luoda kuvia, joilla on pienin mahdollinen syväterävyys (vain hyvin pieni osa on tarkennettu). On myös mahdollista luoda kuva, jolla on ääretön syväterävyys ja jossa kaikki kuvassa olevat kohteet ovat tarkennettuina.

Parallaksivaikutus

Valokentän sieppaustavasta riippuen on mahdollista tuottaa hieman erilaisia ​​kohtauskulmia. Tämä riippuu kuvan ottamiseen käytetyn järjestelmän halkaisijasta tai leveydestä. Mitä leveämpi linssijärjestelmä on, sitä enemmän valoa kaapataan laajemmista kulmista.

Kun kuva on otettu, on mahdollista muuttaa kuvan perspektiiviä pienellä määrällä kuin liikuttaisit päätäsi todellisessa kohtauksessa. Tätä kutsutaan parallaksivaikutukseksi. Parallaksivaikutuksen avulla on myös mahdollista rekonstruoida 3D-kuva.

Laske etäisyydet

Valokenttäkuvausjärjestelmän herkkyydestä ja sen optisten ominaisuuksien tiedosta riippuen on mahdollista laskea etäisyys objektiivista kohteeseen. Yksi tämän tärkeimmistä sovelluksista olisi mikroskopia, jossa on hyödyllistä mitata tarkasti synteettisten tai biologisten näytteiden koko.

Muuta valaistusolosuhteita

Koska valokenttäkuvauksessa tallennetaan niin paljon tietoa kohtauksen syvyydestä, jälkikäsittelyohjelmistolla on mahdollista rekonstruoida tarkasti kohtauksen valaistus. Koska ohjelmisto tietää kaikkien kuvassa olevien kohteiden suhteelliset sijainnit, se voi vakuuttavasti laskea, mihin varjot putoavat.

Virtuaalitodellisuus

Valokentän valokuvaus voi muuta elokuvien tekemistä ja VR: tä ikuisesti. Tämä johtuu siitä, että valokenttäkuvausta voidaan käyttää todellisen VR: n luomiseen. Google on kehittänyt tästä esimerkkejä, joista voi katsoa Höyry.

Käyttämällä pyörivää 16 GoPros-kameraryhmää he sieppasivat tuhansia kuvia, jotka tallensivat kaikki valokenttätiedot 3D-tilaan. Sitten he pystyivät luomaan kolmiulotteisen, kuuden vapausasteen virtuaalitodellisuuskokemuksen.

Ovatko valokenttäkamerat valokuvan tulevaisuus?

Vuonna 2012 ensimmäinen kuluttajamarkkinoiden valokennokamera oli julkaissut yritys Lytro. Tällä kameralla oli yhden megapikselin tarkkuus, vakio aukko F / 2, ja sitä myytiin välillä 400-500 dollaria. Siitä lähtien markkinoille on tullut hyvin harvat kuluttajille suunnatut valokamerakamerat.

Tarkkuuden ja kuvanlaadun puute tarkoitti sitä, että valokenttäkamerat eivät yksinkertaisesti nousseet kuluttajamarkkinoille, kuten DSLR-kamerat. Itse asiassa monet valokenttätekniikan käyttötavat ovat edelleen kehityksessä.

Mutta on syy, miksi Google (ja nyt Apple) investoi tähän tekniikkaan, ja sen käyttö 3D-käyttäjäkokemusten luomisessa VR: lle on vain yksi esimerkki!

Facebookissa on nyt 10000 ihmistä, jotka työskentelevät AR / VR-laitteiden parissa

Facebook pyrkii vähentämään riippuvuuttaan Applesta ja Googlesta all-in Oculukseen.

Lue seuraava

Kirjailijasta