Что такое камера светового поля и будущее фотографии?

Резюме: Камеры светового поля регистрируют направление фотонов в дополнение к тому, что фиксируют традиционные камеры, что позволяет использовать некоторые действительно замечательные трюки. Но цена и сложность означают, что они не совсем готовы к массовому распространению.

Что, если все, что вы знали о фотографии, было неверным? Ну, на самом деле это не так, но камеры со световым полем привносят в фотографию дополнительное измерение, которое выходит за рамки того, чего может достичь обычная камера.

Что такое камера светового поля?

Камера светового поля — это цифровая камера, предназначенная для сбора более подробной и точной информации о свете в сцене, чем традиционные камеры. Вместо того, чтобы просто записывать интенсивность и цвет света в разных точках на датчике 2D-изображения, камеры светового поля также фиксируют информацию о направлении, с которого падает свет. Это позволяет им создавать изображения с большей глубиной и размерностью, и ими можно манипулировать при постобработке, чтобы изменить фокус или перспективу изображения.

В камерах светового поля используется датчик изображения специального типа, который может фиксировать направление и интенсивность световых лучей, проходящих через объектив. Затем эта информация используется для создания «4D» представления сцены, известного как световое поле, которое может генерировать 2D-изображения с различными точками фокусировки или перспективами. Камеры светового поля иногда также называют пленоптическими камерами, от термина «пленоптическая функция» — названия математической функции, описывающей световое поле сцены.

Преимущества камер светового поля

Есть несколько потенциальных преимуществ использования камеры светового поля для фотографии, наиболее важными из которых являются более высокая детализация и разрешение. Камеры светового поля собирают более подробную и точную информацию о свете в сцене, чем традиционная камера.

Поскольку камеры светового поля собирают информацию о направлении световых лучей, они могут создавать изображения с большей глубиной и размерностью. Это может быть особенно полезно для создания 3D-моделей или изображений с более реалистичным внешним видом.

Камеры светового поля собирают больше информации о свете в сцене, обеспечивая большую гибкость постобработки. Например, изображениями, сделанными с помощью камеры светового поля, можно манипулировать, чтобы изменить фокус или перспективу изображения после того, как оно было снято.

Камеры светового поля могут захватывать больше света, чем традиционные камеры, что повышает их производительность в условиях низкой освещенности. Предлагая лучшее решение для фотосъемки при слабом освещении, чем сопоставимые традиционные камеры.

Текущее состояние камер светового поля

Камеры светового поля все еще являются относительно новой и специализированной технологией, они не так широко доступны и не так известны, как традиционные цифровые камеры. Тем не менее, они были предметом исследований и разработок в течение нескольких десятилетий, и несколько компаний и организаций работали над технологией камер светового поля.

Одним из примеров компании, разработавшей камеру светового поля, является (ныне несуществующая) Lytro, которая выпустила первую коммерчески доступную камеру светового поля в 2012 году. Камера Lytro была компактной камерой типа «наведи и снимай», в которой использовался специализированный датчик изображения. для захвата светового поля сцены, что позволяет пользователям изменять фокус изображения после его захвата.

Другим примером камеры светового поля является L16 от Light, которая была выпущена в 2017 году. Light покинула потребительскую визуализацию в 2020 году, так что это второй пионер камеры со световым полем, объявляющий о своем уходе. L16 — это более продвинутая камера светового поля, в которой используется массив из 16 линз и датчиков изображения для захвата светового поля сцены, что обеспечивает более высокое разрешение и более детализированные изображения.

Другие компании и организации, которые разработали или работают над технологией камеры светового поля, включают Pelican Imaging, Raytrix и Стэнфордский факультет компьютерных наук.

Будущее световых полей

Будущее камер светового поля в фотографии неясно, поскольку технология все еще относительно новая и специализированная. Тем не менее, камеры со световым полем могут значительно улучшить качество и гибкость цифровой фотографии, и в настоящее время они исследуются для различных приложений.

Технология светового поля перспективна для виртуальной и дополненной реальности (VR и AR). Камеры светового поля могут фиксировать подробную и точную информацию об освещении сцены, поэтому вы можете создавать высокореалистичные 3D-модели для виртуальной и дополненной реальности. Это означает виртуальные среды или объекты с большей реалистичностью и эффектом погружения.

Другое потенциальное применение камер светового поля — 3D-печать. Камеры светового поля могут фиксировать подробную и точную информацию о форме и текстуре поверхности объектов. С помощью этих данных вы можете создавать высокоточные 3D-модели, которые можно использовать для изготовления физических объектов.

Есть несколько причин полагать, что камеры со световым полем никогда не станут мейнстримом. Самая большая причина того, что прошлые потребительские камеры светового поля потерпели коммерческий провал, заключается в том, что камеры смартфонов, откровенно говоря, потрясающие.

Датчики и оптика смартфонов стали достаточно хорошими, чтобы конкурировать с зеркальными камерами. Благодаря достижениям в области вычислительной фотографии на основе искусственного интеллекта телефоны могут имитировать многие приемы камеры со световым полем.

Возможно, однажды наши гарнитуры VR или AR будут оснащены камерами светового поля вместо традиционных камер, которые мы используем сегодня, но можно только догадываться, будет ли ваш карманный стрелок когда-либо использовать эту захватывающую технологию.