Aparat plenoptyczny, czyli fotograficzna rewolucja

Wyostrzacie obraz i wybieracie doskonałą perspektywę – ale dopiero po wykonaniu fotografii. A przy okazji tym samym aparatem zrobicie zdjęcia 3D.
Zamiast obrazów częściowych każda mikrosoczewka rejestruje jedno zdjęcie

Zamiast obrazów częściowych każda mikrosoczewka rejestruje jedno zdjęcie

Znają to fotoamatorzy: albo strzeli się fotkę z nadzieją na akceptowalny wynik, albo zainwestuje się dużo czasu w uzyskanie zdjęcia doskonałego. Dzięki nowym aparatom plenoptycznym ten kompromis stanie się zbędny: najpierw zrobicie fotkę, a następnie skomponujecie ujęcie – bez trików Photoshopa i bez wiedzy technicznej. Po wykonaniu zdjęcia musicie tylko kliknąć na obszarze, który chcecie wyostrzyć. Tyle razy, ile chcecie, i na każdym wybranym fragmencie.

Z aparatem plenoptycznym możliwe jest jeszcze więcej: w raz wykonanym zdjęciu można zmieniać perspektywę. Jeśli zrobiliście portret, na którym widać osobę z przodu, to później będziecie mogli przesunąć jej obraz tak, że będzie widoczna lewa lub prawa połowa twarzy. Dzięki odpowiedniemu sprzętowi na podstawie zdjęcia da się wręcz wygenerować obraz trójwymiarowy, wokół którego będzie się poruszał oglądający – jeśli na przykład przechyli głowę w prawo, to zobaczy część profilu twarzy. W ten sposób z jednego zdjęcia uzyska się bardzo wiele. Oprócz tego badacze pracują nad tym, aby podobne umiejętności opanowały również kamery filmowe, na przykład aby można było bardziej swobodnie filmować w 3D albo aby operator nie musiał kręcić dubli scen tylko dlatego, że perspektywa nie jest wystarczająco doskonała.

Przestrzenna rejestracja ilości światła

Czym właściwie jest pole światła i jak funkcjonuje w fotografii? W tradycyjnych aparatach wszystkie promienie światła są przechwytywane przez obiektyw, załamywane na krzywej soczewki i kierowane do matrycy. Matryca przetwarza promienie światła na piksele. Matryca w tym procesie nie może zarejestrować kierunku padania światła, więc powstaje zaledwie obraz 2D. Aparat plenoptyczny rejestruje ilość światła przestrzennie. Innymi słowy, aparat rejestruje rozprzestrzenianie się światła. Ponieważ pole światła fizycznie jest prezentowane jako zestaw współrzędnych, to nie mówi się już o obrazie 2D, tylko o polu światła 4D. W teorii brzmi to skomplikowanie, ale technologia jest całkiem prosta: zamiast jednego obiektywu wykorzystuje się wiele obiektywów obok siebie, z których każdy kieruje część promieni światła do określonych punktów matrycy. Światło trafia więc na matrycę wielokrotnie i program może obliczyć siłę oraz kierunek światła.

Opierając się na tej prostej zasadzie, Uniwersytet Stanforda już dziesięć lat temu prowadził badania nad aparatami z technologią pola światła, jednak pierwsze urządzenia ważyły całe tony. Aktualnie stosuje się mikrosoczewki mocowane bezpośrednio przed matrycą. W zależności od modelu może ich być od kilkudziesięciu nawet do kilkudziesięciu tysięcy, a każda soczewka ma wymiar zaledwie 0,2 mm.

Zdjęcie jest tylko surowym materiałem

Aktualnie konkurują ze sobą dwie technologie rejestrowania obrazu przez mikrosoczewki. W pierwszej ogniskowa obiektywu znajduje się za matrycą (patrz grafiki po prawej stronie). Dopiero wskutek załamania światła w mikrosoczewkach w aparacie plenoptycznym powstają punkty ostrości, które fotograf po wykonaniu zdjęcia może dowolnie wybierać za pomocą oprogramowania – w aparacie lub na komputerze. Surowy materiał zdjęcia stanowią obrazy częściowe, jak gdyby zdjęcie było postrzępione (patrz zdjęcie w ramce „Mikrosoczewki”). Ma to tę zaletę, że nie traci się tak wielu megapikseli i osiąga się wyższą rozdzielczość. W przypadku aparatu 16-megapiselowego aktualnie zapisanych pozostaje około 2 megapikseli. Istnieje jednak również wada: bez specjalnego oprogramowania, które stworzy zdjęcie z materiału wyjściowego, ujęcie jest bezużyteczne.

W drugiej technologii każda soczewka rejestruje pojedynczy obraz ze swojej perspektywy (patrz zdjęcie na tej stronie). Informacja o głębi powstaje przez porównanie sąsiednich soczewek. W tym procesie do uzyskania zdjęcia 2D nie jest potrzebne żadne oprogramowanie – wystarczy wybrać pożądany miniobraz. Wadą jest bardzo mała rozdzielczość.

Niemiecka firma Raytrix oferuje aparaty plenoptyczne już od około roku, na przykład do kontroli jakości w urządzeniach produkcyjnych w cenie od 12 000 do 41 000 euro. Od niedawna kalifornijska firma Lytro sprzedaje aparaty plenoptyczne użytkownikom końcowym. W USA kosztują one około 400 dolarów. Producent określa ich rozdzielczość na 11 mega(light)Ray, co odpowiada ilości informacji o świetle. Nie da się tego wprawdzie przeliczyć na megapiksele, ale ponieważ rozdzielczość w przybliżeniu ma odpowiadać HD, szacujemy ją na 1 do maksymalnie 2 megapikseli. Wydaje się, że to niewiele, ale jest to pierwsza generacja zupełnie nowej klasy aparatów. Kolejne modele powinny robić lepsze zdjęcia – i zrewolucjonizować fotografię.

0
Zamknij

Choć staramy się je ograniczać, wykorzystujemy mechanizmy takie jak ciasteczka, które pozwalają naszym partnerom na śledzenie Twojego zachowania w sieci. Dowiedz się więcej.