Φωτογραφία Χωρίς ένα φακό; Το μέλλον των εικόνων

Η οπτική της camera obscura έχουν υπηρετήσει πιστά τους φωτογράφους για πολύ καιρό. Η συνταγή ήταν απλή: ένας φακός, διάφραγμα, σκοτεινό κουτί και κάτι για να καταγράψει το φως.

Όμως, η φωτογραφική μηχανή, όπως την ξέρουμε αλλάζει. Μια επανάσταση στην ψηφιακή έρευνα απεικόνισης θα μπορούσε να ξεπεράσει την camera obscura με σχεδόν σε κάθε τεχνικό τρόπο: ανάλυση, το μέγεθος και την ενεργειακή απόδοση. Λέγεται υπολογιστική φωτογραφία, και πηγάζει από την ιδέα ότι, αν μπορείτε να συλλάβετε οπτικά δεδομένα αντί για την πραγματική εικόνα, τότε η εικόνα μπορεί να ανακατασκευαστεί με το λογισμικό.

Με κάμερες που συλλαμβάνουν το φως διαφορετικά, ένας φακός δεν είναι κατ 'ανάγκη χρειάζεται πια. Αντ 'αυτού, τα οπτικά δεδομένα μπορούν να συγκεντρωθούν παίζοντας κόλπα με το φως, όπως αναγκάζοντας μέσω μιας μικροσκοπικής τρίψιμο ή περίθλασης μέσα από μια γυάλινη σφαίρα. Πριν από χρόνια, η τεχνολογία αυτή ήταν μόνο στο εργαστήριο. Αλλά τώρα έχει κάνει τον τρόπο του σε smartphones καταναλωτή.

Σρι Κ Nayar είναι ένας ευαγγελιστής για υπολογιστική φωτογραφία. Μάντρα του: οπτική κωδικοποίηση, αποκωδικοποίηση υπολογιστική. Έξω από το εργαστήριο, αυτό σημαίνει ότι αυτό που βλέπετε δεν είναι απαραίτητα αυτό που παίρνετε.

«Είναι μια αναχώρηση από το παλιό σχολείο, όταν ήμασταν σκεφτόμαστε τη λήψη της φωτογραφίας θα πάμε να δείξουμε, και να διασφαλίσουμε ότι αυτή η εικόνα είναι της υψηλότερης ποιότητας," είπε ο κ Nayar. "Εδώ λέμε ότι η εικόνα που έχετε ρεκόρ δεν είναι καν δει."

Ο κ Nayar οδηγεί το Εργαστήριο Κολούμπια Όραμα στο Πανεπιστήμιο Κολούμπια, και ο ίδιος έχει δημιουργήσει δυναμική αισθητήρες υψηλής εμβέλειας που βρίσκονται στα smartphones, μικρές κάμερες και αισθητήρες gigapixel που τροφοδοτούν οι ίδιοι κατά τη λήψη φωτογραφιών. Έχει επίσης δημοσιεύσει άρθρα σε συνεργασία με την ερευνητική ομάδα απεικόνισης της Sony HDR λεπτομερώς αισθητήρες για περισσότερα από 10 χρόνια.

Η Sony φαίνεται να έχουν μεγάλο ενδιαφέρον για την τεχνολογία αισθητήρων HDR. Αισθητήρες HDR διαφορετικά σχέδια έχουν αρχίσει να εγκατασταθεί σε μεγάλα smartphones όπως το Xperia γραμμή της Sony, σύμφωνα με εκπρόσωπο της Sony.

 

 

"Αυτό είναι το πρώτο σου παράδειγμα μιας εκτεταμένης χρήσης των υπολογιστικών φωτογραφίας με κάποιους τρόπους," ο κ Nayar, αναφερόμενος στην έγκριση των αισθητήρων HDR στα smartphones."Ο χρήστης δεν ξέρει καν ότι συμβαίνει."

Στην παραδοσιακή αισθητήρες, κάθε εικονοστοιχείο δημιουργούνται εξίσου. Αν άπλετο φως χτυπά ένα μέρος για πάρα πολύ καιρό, η εικόνα υπερέκθεση και αυτό το στοιχείο έχει φύγει. Αλλά με αισθητήρα HDR κ Nayar του, μερικά εικονοστοιχεία είναι λιγότερο δραστικά, λίγο περισσότερο έτσι, και ορισμένα από αυτά σταθμίζονται κανονικά. Αν είναι μερικά εικονοστοιχεία υπερέκθεση, πληροφορίες από τα περιβάλλοντα pixel μπορεί να ανακτήσει αυτή τη λεπτομέρεια. Προσέγγιση της Sony HDR για τα smartphones της είναι διαφορετική? Αντ 'αυτού, είναι στην πραγματικότητα εικονοστοιχεία επιστρώθηκε στην κορυφή των κυκλωμάτων αισθητήρων.

Μια υπολογιστική προσέγγιση επέτρεψε επίσης το εργαστήριο Κολούμπια για να πειραματιστούν με εξαιρετικά υψηλής ευκρίνειας απεικόνιση, δηλαδή ένα gigapixel κάμερα.

Το φως περνά μέσα από ένα ποτήρι σφαίρα αντί ενός παραδοσιακού φακού, και διαθλάται μέσα σε ένα φλιτζάνι γωνία αισθητήρων.Επειδή η φωτογραφική μηχανή γνωρίζει ακριβώς πώς το φως θα περάσει μέσα από την σφαίρα, το αποκωδικοποιεί και ράβει τα δεδομένα από κάθε αισθητήρα για να κάνει μια πλήρη εικόνα.

"Η ελπίδα είναι ότι αν αυτή η αρχιτεκτονική έχει υιοθετηθεί, θα δείτε και μικρότερα φωτογραφικές μηχανές που παράγουν εικόνες με τάξεις μεγέθους υψηλότερη ανάλυση," είπε ο κ Nayar.

Αυτό μπορεί να σημαίνει στο μέλλον, θα μπορούσατε να έχετε ένα gigapixel κάμερα στο smartphone σας, ή SLR θα μπορούσε να σταθεί για "σφαιρικό φακό reflex."

Μια άλλη εφεύρεση από την Κολομβία είναι μια φωτογραφική μηχανή έννοια που η ίδια εξουσιών από το φως της ίδιας της εικόνας, επειδή οι αισθητήρες κατασκευάζονται από τα ίδια βασικά ηλεκτρικά εξαρτήματα που χρησιμοποιούνται στα ηλιακά πάνελ.

"Έτσι είπαμε γιατί δεν επανασχεδιάσουν τα pixels στην κάμερα για να κάνουμε και τα δύο; Μπορεί να μετρήσει το φως και μετατρέπουν το φως σε ηλεκτρική ενέργεια, "είπε ο κ Nayar.

 

Αυτή τη στιγμή το πρωτότυπο Columbia μπορεί να διατηρηθεί επ 'αόριστον η ίδια με τη λήψη μιας φωτογραφίας ανά δευτερόλεπτο σε ένα καλά φωτισμένο δωμάτιο σε εσωτερικούς χώρους. Οι επιστήμονες το αποκαλούν το Αιώνιο κάμερα. Καθώς η τεχνολογία εξελίσσεται, θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για να κάνει το smartphone κάμερες λιγότερο εξαρτημένη μπαταρία, ή να επιβιώσουν οι απομακρυσμένες κάμερες stand-alone για μεγάλα χρονικά διαστήματα.

Να αποφύγει την ανάληψη της camera obscura επιτρέπει στους ερευνητές να χάσουν εντελώς το φακό.

Μια ομάδα στο Rambus Labs αναπτύσσει χωρίς φακό αισθητήρες εικόνας. Αντί του παραδοσιακού γυαλιού, ένα μικροσκοπικό τρίψιμο τοποθετείται πάνω από τον αισθητήρα. Φως απλώνεται καθώς περνά μέσα από το τρίψιμο, δημιουργώντας πολύπλοκα σχήματα στον αισθητήρα. Τα πρότυπα ρίχνει σκόπιμα από το τρίψιμο, έτσι ώστε η εικόνα μπορεί να ανακατασκευαστεί αμέσως από το λογισμικό. Γιατί όλη η ταλαιπωρία; Είναι για μια ολόκληρη μηχανή που είναι λιγότερο από το ένα χιλιοστό πάχους.

Αλλά αυτό που σκεφτόμαστε ως "η εικόνα" θα είναι αγνώριστη για το ανθρώπινο μάτι.

«Δεν μοιάζει με μια εικόνα καθόλου, καλούμε μια σταγόνα," David G. Stork, υπότροφος στο Rambus Labs, είπε. "Είναι ακριβώς μοιάζει με ένα χάος, αλλά περιέχει τη σωστή πληροφόρηση."

Αισθητήρες χωρίς φακό Rambus είναι χαμηλής ανάλυσης 400 × στα 400 pixels, και ο κ Stork προτίθεται να παραμείνουν με αυτόν τον τρόπο. Βλέπει τους τη λήψη φωτογραφιών που κανένας άνθρωπος δεν θα δείτε ποτέ: την ανάγνωση των κωδικών QR για να ξεκινήσει ιστοσελίδες ή η αναγνώριση προσώπων για να ξεκλειδώσετε τα κινητά τηλέφωνα.

Για τον κ Stork, είμαστε μόλις στην αρχή του να δει τι υπολογιστικής φωτογραφίας μπορεί να κάνει.

«Αυτό που έχουμε συλλάβει τον αισθητήρα δεν πρέπει να μοιάζουν με μια εικόνα», είπε. "Είναι διεύρυνση αντίληψη μας για το τι είναι μια εικόνα."