فهم ضوء التصوير الفوتوغرافي الميدان - 💡 Fix My Ideas

فهم ضوء التصوير الفوتوغرافي الميدان

فهم ضوء التصوير الفوتوغرافي الميدان


مؤلف: Ethan Holmes, 2019

صورة حقل الضوء الديناميكي. انقر لإعادة التركيز. انقر / اسحب لتحويل المنظور.

تلتقط الكاميرات التقليدية ، سواء كانت رقمية أو تمثيلية ، مشهدًا من وجهة نظر واحدة. يمكّنك Photoshop (والبرامج المشابهة) من القيام بأشياء مذهلة باستخدام هذه الصور ، لكن لا يمكن لأي قدر من المعالجة اللاحقة أن يزيد المعلومات المشفرة بواسطة الجهاز الأصلي. إحدى الطرق الواضحة للقيام بذلك هي زيادة حجم مستشعر الصورة ، وبالفعل ، مع تقدم التصوير الرقمي ، فقد شهدنا تقدمًا مطردًا إلى أجهزة استشعار أكبر وأكبر لهذا السبب الواضح إلى حد ما.

في الواقع ، فإن الحجم القابل للتحقيق لمستشعرات صور CMOS يتجاوز الآن بشكل كبير احتياجات جميع التطبيقات العملية تقريبًا ، وكما سنشرح لاحقًا ، فإن هذا "الفائض" من وحدات بكسل المستشعر يعد أحد التطورات الرئيسية التي تفتح الطريق أمام التطبيق الواسع النطاق لـ "الضوء" المجال "(أو" plenoptic ") التصوير. الوعد الكبير لهذا النوع الجديد من التصوير الفوتوغرافي هو القدرة على التقاط ليس فقط مزيد من المعلومات حول مشهد ، ولكن أكثر من ذلك أنواع المعلومات. يفتح الوصول إلى "أنواع البيانات" الجديدة هذه مجموعة من خيارات ما بعد المعالجة البرمجية التي يستحيل استخدامها مع الكاميرات التقليدية - خيارات مثل إعادة التركيز الديناميكي ، وتحويل المنظور ، وحتى المسح الضوئي ثلاثي الأبعاد.

كيف تعمل

يمثل حقل الإضاءة جميع الأشعة التي تدخل الكاميرا ، وليس فقط تلك التي تركز على الفيلم أو المستشعر. في الكاميرا التقليدية ، يتم تركيز أشعة الضوء من مشهد بواسطة العدسة على الفيلم أو المستشعر. في الصورة الرقمية ، لكل بكسل قيمة رقم تشير إلى السطوع ، والذي يمثل بدوره مجموع كل أشعة الضوء من جميع أنحاء المشهد تركز ، بواسطة العدسة ، على هذا الجزء من أجهزة الاستشعار. ومع ذلك ، في كاميرا حقل الضوء ، لا يتم جمع مختلف الأشعة التي تتكون منها كل بكسل ، ولكن يتم قياسها وتسجيلها بشكل منفصل ، سواء من حيث سطوعها أو الاتجاهات التي تنشأ منها.

المعدات

يعد حقل الإضاءة حقًا عبارة عن تجريد رياضي له تطبيقات في مجالات تتراوح من الفيزياء إلى رؤية الماكينة ورسومات الكمبيوتر. توجد الأجهزة التي تلتقط جزءًا من حقل الضوء بأشكال عديدة. يلتقط Lytro مجال الإضاءة من خلال توجيه أشعة الضوء التي تدخل العدسة الرئيسية إلى مجموعة من أكثر من مائة ألف عدسات صغيرة. تقوم العدسات الدقيقة بدورها بتوجيه أشعة الضوء إلى مستشعر CMOS بحجم 6.5 × 4.5 مم مع القدرة على التقاط أحد عشر مليونًا من أشعة الضوء مرتبة في 3280 في 3280 شبكة. المعلومات المخزنة تشمل اللون والشدة والاتجاه والمسافة. تستخدم كل عدسة صغيرة جزءًا تقريبًا 10 × 10 بكسل من مستشعر CMOS.

إن حقل Lytro الخفيف للمستهلك موجود منذ عامين ، والميزة التي يبدو أن معظم الناس يتحدثون عنها هي القدرة على إصلاح أو تغيير النقطة المحورية للصورة بعد التقاطها. لكن هذه ليست القصة كلها ؛ في الحقيقة إنها مجرد قمة جبل الجليد.

تُظهر الصورة أعلاه أشعة الضوء من الجهة اليمنى التي تدخل الكاميرا ويتم توجيهها إلى مستشعر CMOS من خلال مجموعة العدسات الدقيقة.

البرنامج

الاستيلاء على مجال الضوء ليست سوى الخطوة الأولى. الخطوة التالية هي إنشاء صورة يمكن عرضها. تم وصف القيام بذلك بأنه "تتبع الأشعة في الاتجاه المعاكس". لتوضيح ما يعنيه هذا ، سأشرح كيفية عمل كاميرات الثقب ، والعبور لفترة وجيزة من خلال تتبع الأشعة ، وأخيراً شرح عملية عرض Lytro. كل ثلاثة أمور مشتركة. أولاً ، هناك مراقب يشاهد المشهد ، وثانياً ، يجب عرض المشهد بطريقة أو بأخرى على الشاشة.

في الكاميرا ذات الثقب تمر أشعة الضوء عبر فتحة في مقدمة الكاميرا وتظهر على السطح المقابل كصورة مقلوبة ومقلوبة الجدار الخلفي هو في الأساس شاشة.إذا كنت داخل الكاميرا مع ظهرك إلى عدسة الثقب ، فسترى الصورة المسقطة أمامك. (من المفترض أن يكون "كائن المشهد" صبارًا. يمكن أن يكون أي شيء. من الناحية المثالية ، ستكون جميع المخططات من منظور ثلاثي الأبعاد زائف ولكن هذا يتجاوز مهاراتي في الرسم.)

في تتبع الأشعة ، يتم وصف مشهد رياضيًا باستخدام الأشكال الهندسية ، والأنسجة ، ومصادر الضوء. يتم تحديد نقطة خارج المشهد تمثل موضع المراقب ويتم إنشاء صورة من منظور ذلك المراقب. تتبع الأشعة يختلف عن مثال كاميرا الثقب بثلاث طرق. أولاً ، المشهد غير موجود في العالم الحقيقي ويجب تقديمه. ثانياً ، يكون المشهد "الحقيقي" أمام المراقب بدلاً من الخلف ، وأخيرًا نظرًا لأن المشهد افتراضي ، يجب تقديم الصورة على الشاشة. يتم ذلك على أساس بكسل بالبكسل. يتم تصوير الأشعة "عرض" في المشهد لكل بكسل ويتم احتساب لون البيكسل استنادًا إلى الكائنات ومصادر الضوء التي يصل إليها كل راي رأي أثناء عبوره المشهد. إرسال أشعة المشاهدة من المراقب يقلل بدرجة كبيرة من وقت العرض.

في حالة Lytro ، لدينا أشعة الضوء المخزنة التي تصف المشهد الذي تم التقاطه عند التقاط الصورة. من أجل إسقاط صورة على شاشتنا ، يجب اختيار نقطة محورية. بالنظر إلى نقطة الاتصال المحددة ، يستخدم برنامج Lytro أشعة الضوء المخزنة لعرض الصورة. هذا هو تتبع الشعاع في الاتجاه المعاكس حيث أن الأشعة المسقطة على الشاشة لإنشاء صورة لها نقطة منشأها داخل المشهد بدلاً من عرضها من المراقب ومن خلال الشاشة إلى المشهد.

للمراجعة ، يتم تقديم المشهد في تتبع الأشعة من خلال تصوير عرض أشعة الخروج من المراقب ومن خلال الشاشة بينما يتم عرض المشهد باستخدام Lytro من خلال تصوير أشعة الضوء الملتقطة في المشهد مرة أخرى على الشاشة.

المستقبل

تتمثل الإضافة الحديثة لبرنامج Lytro Library في القدرة على إنشاء صور ثلاثية الأبعاد. توضح هذه القدرة ميزة أخرى لالتقاط مجال الضوء. يتيح لك التنقل إلى اليسار أو اليمين ، لأعلى أو لأسفل داخل الكاميرا رؤية أو منظور مختلفًا قليلاً. البيانات المطلوبة لتقديم هذه التحولات هي جزء من حقل الضوء الملتقط ويمكن استخدامها لإنشاء تصورات ثلاثية الأبعاد للمشهد الملتقط. زوج من النظارات الرخيصة النقش هو كل ما تحتاجه. من السهل تصدير الصور بتنسيقات JPG بحيث يمكن لأي شخص مشاهدتها باستخدام نظارات النقش.

الجانب السلبي للكاميرا Lytro هو عدم وجود API المنشورة لمعالجة الصور. تستخدم Lytro تنسيق صورة مملوكة ، بينما تم القيام بالكثير من العمل لعكس هندسة ذلك وإنشاء برامج لمعالجة الصور لأنني أكتب هذا لا توجد واجهة برمجة تطبيقات شاملة عبر النظام الأساسي أو برنامج متاح للعمل مع ملفات LFP (ملفات "صورة حقل الضوء") ). أفضل مورد وجدته هو "Lytro Meltdown" ، والذي يميل إلى أن يكون مركزًا على Windows ولكنه يحتوي على الكثير من المعلومات المفيدة.

التصوير الفوتوغرافي للمجال الضوئي لا يزال في مهده. كانت الأسعار مرتفعة في البداية وكانت النتائج مذهلة ، لكن الأمور بدأت تتغير على كلتا الجبهتين. تم بيع الكاميرا الأساسية 8GB Lytro بشكل متكرر مقابل 200 إلى 300 دولار مؤخرًا ، وتتم إضافة إمكانات جديدة إلى كل من البرامج الثابتة للكاميرا وبرنامج إدارة الصور في مكتبة Lytro بشكل منتظم.

أكثر الأشياء التي أرغب في رؤيتها هي مكتبة شاملة مفتوحة المصدر يمكن استخدامها لمعالجة وإدارة ملفات LFP. سيكون الكأس المقدسة برنامجًا قادرًا على التقاط ملف Lytro خام وعرض الصور.



قد تكون مهتمة

تقديم: مشاريع جولة

تقديم: مشاريع جولة


محادثات السبت في صانع فير ديترويت

محادثات السبت في صانع فير ديترويت


Power Racing: بشر نمت محشورة في سيارات صغيرة جدًا (من ليس من Shriners)

Power Racing: بشر نمت محشورة في سيارات صغيرة جدًا (من ليس من Shriners)


جدول الأحد لـ Maker Faire Detroit

جدول الأحد لـ Maker Faire Detroit