Lätt fältfotografering: Vad är det och hur fungerar det?

Lätt fältfotografering har funnits länge. Den första analoga ljusfältapparaten uppfanns 1908 av Gabriel Lippmann som så småningom vann Nobelpriset för sitt arbete med färgfotografering.

Ljusfältsfotografering är fascinerande eftersom det låter dig flytta fokusbilden på en bild efter att en bild redan har tagits, vilket är omöjligt vid normal fotografering.

Så, hur fungerar ljusfältfotografering? Denna artikel kommer att lära dig allt du behöver veta.

Vad är fotografering med lätt fält?

Normal fotografering fungerar mycket som det mänskliga ögat. Du fokuserar med kameran och sensorn fångar en tvådimensionell bild av det tredimensionella utrymmet, med en ”del” av det utrymmet som är i fokus. Allt framför eller bakom det fokuserade området är suddigt och ur fokus. Detta beror på att en normal sensor bara fångar information om ljusets intensitet.

Ljusfältet hänvisar till helheten av alla ljusstrålar (varje foton) i en scen. Ljusstrålarna som utgör ljusfältet definieras av den plenoptiska funktionen (det är därför ljusfältkameror också kallas plenoptiska kameror). Den plenoptiska funktionen beskriver en ljusstråle i fem dimensioner: dess koordinater i 3D-utrymme (X, Y, `) och dess riktning i 2D-utrymme (två vinklar).

Ljusfältfotografering fångar information från ljusfältet i en viss scen, inklusive både ljusets intensitet och ljusstrålarnas riktning (enligt plenoptic fungera).

Ljusfältsfotografering skiljer sig mycket från konventionell fotografering. Det låter dig fånga en tredimensionell bild och välja var fokus kommer att vara efter det. Genom att använda flera sensorer kan både det inkommande ljuset och ljusstrålarnas riktning fångas.

Hur fungerar ljusfotografering?

Som nämnts fångar en ljusfältkamera all information om ljusfältet framför kameran. Denna information inkluderar ljusets intensitet, färg och riktning. På grund av detta är det möjligt att matematiskt bestämma var varje ljusstråle kommer från innan den nådde sensorn. Detta innebär att en tredimensionell modell av scenen kan konstrueras.

Det finns flera tekniker för att fånga ett ljusfält, till exempel:

• Använda en enda kamera för att fånga information om en scen från flera vinklar. Denna metod ger ett urval av många bilder.
• Arrangemang med flera kameror. Dessa har vanligtvis dussintals sensorer i ett brett spektrum som var och en fångar information om en scen från en något annan vinkel. Denna metod ger också många bilder samtidigt.
• Microlens arrays. Att ha en rad hundratals mikrolinser framför en enda digitalkamerasensor gör det möjligt att fånga information om ljusfält. Detta ger en bild som består av hundratals underbilder.

Varje bild eller delbild skiljer sig åt genom att fånga ljusstrålar som har sitt ursprung på lite olika platser i rymden. Eftersom varje pixel därför visar en något annorlunda scen registreras information om ljusstrålens vinkel. Detta gör det möjligt att beräkna varje objekts avstånd från kameran och position i scenen och i slutändan utveckla en 3D-modell av scenen.

Tillämpningar av Light Field Photography

Det finns olika användningsområden för fotografering med lätta fält som kan vara otroligt användbara. Eftersom all information om en scens ljusfält spelas in är det möjligt att bearbeta ljusfältbilder på många sätt som inte är möjliga vid normal fotografering.

Anpassad kontaktpunkt

Det mest kända inslaget vid fotografering med ljusfält är att kunna ändra fokuspunkten efter att bilden tagits. Detta beror på att informationen som fångas av kameran inkluderar fokus på varje avståndsbetydelse att med sofistikerad programvara är det möjligt att välja vilket avstånd som helst som centrum för scen.

Variabel skärpedjup

På samma sätt som fokusering är det möjligt att bearbeta bilder med "syntetisk bländare" på grund av den inspelade informationens karaktär. Bländare är öppningens diameter i en lins och bestämmer skärpedjupet (hur ur fokus förgrunden och bakgrunden är) i en bild.

Relaterad: Varför F-Stop är viktigt i fotografering

Eftersom en ljusfältbild innehåller information på alla möjliga fokusavstånd är det möjligt att skapa bilder som har minsta möjliga skärpedjup (endast ett mycket litet avsnitt är i fokus). Det är också möjligt att skapa en bild med oändligt skärpedjup där allt i bilden är i fokus.

Parallax effekt

Beroende på hur ljusfältet fångas upp är det möjligt att skapa lite olika synvinklar på scenen. Detta beror på diametern eller bredden på det system som används för att ta bilden. Ju bredare linssystemet är, desto mer fångas ljus från bredare vinklar.

När bilden väl tagits är det möjligt att ändra bildens perspektiv med en liten mängd som om du rörde huvudet i själva scenen. Detta är känt som en parallaxeffekt. Med parallaxeffekten är det också möjligt att rekonstruera en 3D-bild.

Beräkna avstånd

Beroende på känsligheten hos ljusfältets fotograferingssystem och hur väl dess optiska egenskaper är är det möjligt att beräkna avståndet från linsen till föremål i en scen. En viktig tillämpning av detta skulle vara i mikroskopi där det är användbart att noggrant mäta storleken på syntetiska eller biologiska prover.

Ändra ljusförhållandena

Eftersom så mycket information om scendjup registreras i fotografering med ljusfält är det möjligt med efterbehandlingsprogramvara att korrekt rekonstruera belysningen i en scen. Eftersom programvaran känner till de relativa positionerna för alla objekt i en bild kan den på ett övertygande sätt beräkna var skuggorna skulle falla.

Virtuell verklighet

Ljus fältfotografering kan ändra filmskapande och VR för alltid. Detta beror på att ljusfältfotografering kan användas för att skapa verkliga VR. Google har utvecklat exempel på detta som kan ses på Ånga.

Med hjälp av en roterande kamerauppsättning på 16 GoPros fångade de tusentals bilder som spelade in all ljusfältinformation i ett 3D-utrymme. De kunde sedan skapa en tredimensionell upplevelse av virtuell verklighet med sex graders frihet.

Är kameror med lätta fält framtidens fotografering?

År 2012 var den första konsumentmarknadskameran släpptes av företaget Lytro. Denna kamera hade en upplösning på en megapixel med en konstant bländare på F / 2 och såldes för mellan $ 400 och $ 500. Sedan dess har väldigt få konsumentinriktade ljusfältkameror släppt marknaden.

Bristen på upplösning och bildkvalitet gjorde att ljusfältkameror helt enkelt inte tog fart på konsumentmarknaden som DSLR: n gjorde. Faktum är att många av användningarna av ljusfältsteknologi fortfarande är under utveckling.

Men det finns en anledning till att Google (och nu Apple) investerar i denna teknik, och dess användning för att skapa 3D-användarupplevelser för VR är bara ett exempel!

Facebook har nu 10 000 personer som arbetar på AR / VR-enheter

Facebook försöker minska sitt beroende av Apple och Google och all-in på Oculus.

Läs Nästa

Om författaren