Идеальная фотография - это и искусство, и наука. В старые времена, когда пленка была единственным средством, которое вы могли использовать, вы должны были убедиться, что у вас есть правильный объектив, освещение и тип пленки для кадра. Поскольку цифровые камеры заняли центральное место, выбор объектива и освещение оставались важными. Не менее важным было знакомство с программным обеспечением для редактирования. Правильные инструменты помогут настроить цветовой баланс, контрастность и другие характеристики изображения.
Даже камеры для профессиональных фотографов имеют ограничения. Один из них является фокусом любой фотографии. Представьте, что вы настроили кадр, в котором ветка дерева находится на переднем плане, а человек позирует на заднем плане. Вы настраиваете камеру так, чтобы человек на заднем плане был в фокусе. Ветка дерева на переднем плане не в фокусе, создавая, как вы надеетесь, художественный образ. Вы делаете снимок.
Позже, когда вы смотрите на свой шедевр, у вас возникает непреодолимое сомнение. Может быть, было бы лучше сосредоточиться на ветке дерева, а не на человеке на заднем плане. Возможно, двусмысленность сделала бы картину более интригующей. Но вы никогда не узнаете, потому что вы не можете изменить фокус на уже сделанном снимке.
Камера Lytro решает эту проблему. Он использует специальные линзы и датчики для захвата всех световых полей в пределах сцены. Когда вы делаете снимок камерой Lytro, вы только начинаете. С помощью специального программного обеспечения, входящего в комплект поставки камеры, вы можете отрегулировать точку фокусировки уже сделанного изображения. Для переключения с переднего плана на задний план достаточно прикосновения пальца или щелчка мыши.
Как это работает? Чтобы действительно понять это, сначала мы должны посмотреть, как традиционная камера захватывает изображение.
Сосредоточение на проблеме
На самом базовом уровне камера записывает свет. Когда вы фотографируете сцену, свет, отраженный сценой, попадает в объектив вашей камеры. Линза преломляет свет и перенаправляет его на носитель записи. В пленочной камере такой средой является полоска химически обработанного пластика. В цифровой камере это электронный сенсор.
Свет от сцены искривляется, проходя через объектив. Все лучи света сходятся в одной точке. Если вы хотите, чтобы объект вашей фотографии был в фокусе, вам нужно, чтобы эта точка находилась на поверхности вашей пленки или на цифровом датчике. Вы можете отрегулировать сходимость лучей, перемещая линзу ближе или дальше от среды. Когда вы фокусируете объектив в камере, на самом деле происходит то, что объектив перемещается ближе или дальше от остальной части камеры.
Кривизна линзы определяет, насколько далеко от поверхности линзы свет будет сходиться в точку. Плоская линза не заставит свет поворачиваться под таким острым углом, как закругленная линза. Вот почему точка схождения плоской линзы находится дальше от линзы, чем у закругленной линзы. В зависимости от того, что вы хотите сфотографировать, вам понадобится правильный объектив, чтобы убедиться, что ваш объект находится в фокусе.
Стандартный подход к фотографии суммирует весь свет, падающий на изображение. У традиционной камеры нет единственного выбора, который может захватить все, чтобы вы могли переключить фокус после того, как сделали снимок - то, что вы видите на финальном изображении, это то, что вы получаете. Но если бы вы могли записывать все отдельные световые лучи, чтобы ваше изображение содержало всю визуальную информацию о сцене, вы могли бы переключаться с одной точки фокусировки на другую с помощью подходящего программного обеспечения.
Это основа камеры Lytro. Он захватывает не только общее количество света в сцене, но и фактические световые поля.
Поля Света
Когда мы смотрим на освещенный объект, наши глаза улавливают свет, отражающийся от этого объекта. Этот свет распространяется во всех направлениях - если объект прозрачен, свет также проходит сквозь него. Если бы вы могли выделить одну точку в пространстве в пределах этой освещенной сцены, вы бы обнаружили лучи света, пересекающие ее во всех направлениях.
Этот феномен описывает световое поле. Вы можете думать о луче света как о чем-то, что имеет пять измерений. Три из этих измерений являются пространственными измерениями, с которыми мы все знакомы, что примерно соответствует высоте, длине и глубине или осям x, y и z. Два других измерения относятся к потоку света вдоль луча.
Геометрическое распределение света - это то, что мы называемпленоптическойфункцией. Слово пленоптическое происходит от латинского слова plenus, означающего полный или полный. Оптика относятся к поведению света. Чтобы захватить весь свет сцены, нам понадобится пленоптическая камера.
Пленоптическая камера в буквальном смысле - это просто упражнение для размышлений. Непрозрачные физические объекты блокируют свет - они создают окклюзию. Чтобы запечатлеть световое поле, камера и фотограф должны были бы одновременно совмещать все перспективы вокруг объекта, не блокируя свет. Мы не выяснили, как расположить камеру, чтобы захватить каждую точку зрения вокруг объекта или предотвратить окклюзию. Но камера Lytro имитирует некоторые пленоптические функции.
У этого устройства есть несколько общих черт с обычной цифровой камерой. Он имеет линзу и отверстие, через которое проходит свет. Он также имеет датчик, который обнаруживает свет. Но между ними находится множество микролинз. Эти линзы намного меньше основного объектива Lytro - прототип пленоптической камеры, который был предшественником Lytro, имел микролинзы, которые были в 280 раз меньше, чем основной объектив.
Линзы массива направляют свет с задней стороны основной линзы на датчик. Датчик улавливает световое поле между апертурой объектива Lytro и датчиком. Разрешение фотографий зависит как от мощности сенсора, так и от количества микролинз в массиве.
После того как вы сделали снимок, пришло время подсчитать некоторые цифры.
Имитация глубины
Представьте, что у вас есть длинный стол, заполненный предметами. Вы стоите на одном конце стола, фокусируетесь на ближайшей группе объектов и делаете снимок. С обычной цифровой камерой вы получите фотографию, на которой самые близкие объекты находятся в фокусе. Чем дальше находятся другие объекты, тем более нечеткими и нечеткими они будут казаться на картинке.
Изначально так может выглядеть и фотография Lytro. Но если вы укажете, что хотите, чтобы другая область изображения была в фокусе - вы действительно хотите видеть те крутые игрушки, которые вы, возможно, ставите на другом конце стола - точка фокуса переключается.
Сенсор Lytro может генерировать различные изображения на основе светового поля, захваченного камерой. Хотя при съемке вы ограничены настройками фокусировки физической камеры, Lytro дает вам выбор. Это потому, что вы можете изменить глубину резкости изображения Lytro после того, как вы уже сделали снимок.
Когда вы фокусируете физическую камеру, вы перемещаете объектив и диафрагму ближе или дальше от сенсора. Изображение Lytro - собственный файл изображения, называемый файлом изображения светового поля или файлом LFP, - содержит информацию о световом поле для этого изображения. По сути, программное обеспечение создает виртуальный объектив и датчик, имитируя то, что произошло бы, если бы вы физически изменили фокус на традиционной камере. Виртуальный объектив перемещается ближе или дальше от виртуального сенсора.
Сложный набор алгоритмов выполняет свою работу. Свет, который вы захватываете камерой, служит информацией. Алгоритмы представляют собой набор указаний, которым должно следовать программное обеспечение Lytro. Программное обеспечение имитирует то, что сделала бы физическая камера, и генерирует изображение с соответствующей точкой фокусировки. Без информации от светового поля это было бы невозможно - у Lytro не было бы информации, необходимой для переключения фокуса.
Компания предлагает программный продукт под названием Lytro Desktop, который позволяет хранить фотографии Lytro и управлять ими на компьютере. В конце концов, камера также может позволить вам делать фотографии с увеличенной глубиной резкости. Это означает, что вы можете сделать снимок с объектами на переднем и заднем плане и одновременно держать все в фокусе. Алгоритмы расширенной глубины резкости, по сути, собирают фотографию воедино, выбирая самые резкие части каждого потенциального изображения, которое вы могли бы получить при снимке камерой Lytro. Это почти как сделать серию фотографий с разными фокусными точками, вырезать все фрагменты, которые действительно находятся в фокусе, а затем склеить все вместе.
Живые картинки
Компания Lytro называет LFP-изображения «живыми картинками». Это потому, что вы можете делиться этими изображениями через специальную платформу под названием Lytro Web. Платформа поддерживает программное обеспечение, позволяющее переключать фокус на изображение. Поделившись своими фотографиями на этой платформе, вы можете позволить другим людям просматривать ваши фотографии и менять фокус так часто, как им нравится.
Вы также можете хранить свои файлы локально на своем компьютере, просматривая их с помощью программного обеспечения Lytro Desktop. Это программное обеспечение также дает вам возможность переключать фокус на любом изображении, снятом камерой Lytro, в любое время. В то время как файлы LFP содержат всю информацию о световом поле снимков, которые вы сделали, программное обеспечение содержит набор инструкций, необходимых для переключения фокусных точек.
Одним из недостатков метода фотосъемки светового поля является то, что файлы изображений имеют тенденцию быть большими. Они большие, потому что захват всей информации в световом поле занимает много места для данных. Типичный файл LFP имеет размер около 16 мегабайт. Напротив, типичное изображение JPEG в Интернете может иметь размер всего 30 килобайт или меньше.
Еще один недостаток заключается в том, что вы не можете поделиться изображением LFP за пределами веб-платформы Lytro. Если вы хотите поделиться LFP, сначала необходимо загрузить его в Lytro Web. Затем вы можете отправить ссылку кому угодно.
Вы можете конвертировать файлы LFP в файлы JPEG, но есть одна загвоздка. JPEG не может поддерживать формат живой картинки - иными словами, вы не можете переключать фокус. Чтобы экспортировать LFP в формате JPEG, сначала вам нужно выбрать точку фокусировки на изображении. В формате JPEG ваше изображение останется неизменным - это просто обычная цифровая фотография.
Устранит ли фотосъемка со световым полем необходимость развивать такие навыки фотографии, как композиция и фокусировка? В краткосрочной перспективе кажется, что ограничения Lytro не позволят ему отказаться от тяжелой работы и художественных навыков, которые серьезные фотографы развивают за годы практики. Но, возможно, в будущем эти камеры позволят просто наводить, снимать и фокусироваться на том, что вам нравится позже.
Вот пример Живой Картины. Это изображение было сделано членом сообщества Lytro hanlin. При нажатии на Эйфелеву башню на заднем плане она фокусируется. Щелчок по модели на переднем плане снова переключает фокус.
Примечание автора
Когда я впервые услышал о камере Lytro, я был поражен. Я привык, что фотографии относительно статичны. Я знаком с мелкими правками и настройками в мире цифровой фотографии, но есть некоторые жесткие ограничения, с которыми вы сталкиваетесь, и я не думал, что вы сможете их обойти. Камера Lytro открыла мне глаза на другие возможности. Мне даже удалось поиграть с одним из них весной 2012 года на пресс-конференции. К сожалению, они заставили меня вернуть его, прежде чем я успел выбежать на улицу, фотографируя в дьявольском фотографическом припадке.