Laskennallinen valokuvaus on valmis lähikuvaan

Yli 87 miljoonaa amerikkalaista matkusti kansainvälisesti vuonna 2017, mikä on ennätyksellinen määrä Yhdysvaltain kansallisen matkailu- ja matkailuviraston mukaan. Jos olisit heidän joukossa, olet ehkä käynyt kohteessa, kuten Stonehenge, Taj Mahal, Ha Long Bay tai Kiinan muuri. Ja olet ehkä käyttänyt puhelintasi panoraaman kuvaamiseen, ehkä jopa pyörittänyt itseäsi puhelimellasi ampuaksesi superleveän, 360 asteen näkymän maisemaan.

Jos onnistit - mikä tarkoittaa, että ei ollut väärin kohdistettuja osioita, vinjettiä tai värivaihtoehtoja -, olet kokenut yksinkertaisen mutta tehokkaan esimerkin laskennallisesta valokuvauksesta. Mutta laskennallinen valokuvaus on viime vuosina laajentunut niin kapeaan käyttöön. Se ei voinut antaa meille vain erilaisen näkökulman valokuvaukseen, vaan myös muuttaa tapaamme tarkastella maailmaa.

Mikä on laskennallinen valokuvaus?

Stanfordin yliopiston tietojenkäsittelytieteen professori (emeritus), Googlen pääinsinööri ja yksi tämän nousevan alan pioneereista, Marc Levoy on määritellyt laskennallisen valokuvauksen moninaisiksi "laskennallisiksi kuvantamistekniikoiksi, jotka parantavat tai laajentavat digitaalisen valokuvauksen ominaisuuksia lähtö on tavallinen valokuva, mutta valokuva, jota perinteinen kamera ei olisi voinut ottaa."

Adoben päätuotepäällikkö Josh Haftelin mukaan laskennallisten elementtien lisääminen perinteiseen valokuvaukseen antaa uusia mahdollisuuksia, etenkin kuvankäsittely- ja ohjelmistoyrityksille: "Näen laskennallisen valokuvauksen sillä, että se antaa meille mahdollisuuden tehdä kaksi asiaa. Yksi Heidän on yritettävä purkaa paljon liikkuvien kameroiden fyysisiä rajoituksia."

Hyvä esimerkki on älypuhelimen hankkiminen matalaa syväterävyyttä (DOF) - ammattimaisen kuvan tunnusmerkki, koska se erottaa kohteen visuaalisesti taustasta -. Fysiikan lait säätelevät sitä, mikä estää erittäin ohuen laitteen, kuten puhelimen, kameraa ottamasta kuvaa matalalla DOF: llä.

"Sinulla ei voi olla matala syväterävyys todella pienellä anturilla ", Haftel sanoo. Mutta iso anturi vaatii suuren linssin. Ja koska useimmat ihmiset haluavat puhelimiensa olevan erittäin ohuita, iso anturi, joka on yhdistetty isoon, tilaa vievään objektiiviin, ei ole vaihtoehto., puhelimet on rakennettu pienillä päälinsseillä ja pienillä antureilla, jotka tuottavat suuren kentänsyvyyden, joka tekee kaikista kohteista lähellä ja kaukana terävän tarkennuksen.

Haftel sanoo, että älypuhelimien ja yksinkertaisten kameroiden päättäjät voivat kompensoida tämän laskennallisella valokuvauksella "huijaamaan simuloimalla vaikutusta silmää huijaavilla tavoilla". Näin ollen algoritmeja käytetään määrittämään, mitä pidetään taustana ja mitä pidetään etualan aiheena. Sitten kamera simuloi matalaa DOF: ää hämärtämällä taustaa.

Toinen tapa, jolla Haftel sanoo, että laskennallista valokuvausta voidaan käyttää, on käyttää uusia prosesseja ja tekniikoita auttaakseen valokuvaajia tekemään asioita, jotka eivät ole mahdollisia perinteisillä työkaluilla. Haftel osoittaa HDR: ään (korkea dynaaminen alue) esimerkkinä.

"HDR on kyky ottaa useita kuvia samanaikaisesti tai nopeasti peräkkäin ja yhdistää ne sitten yhteen anturin luonnollisen suorituskyvyn rajoitusten poistamiseksi." Itse asiassa HDR, etenkin mobiililaitteissa, voi laajentaa äänirajoja pidemmälle kuin mitä kuva-anturi pystyy luonnollisesti kaappaamaan, jolloin voit ottaa lisää yksityiskohtia vaaleimmissa kohokohdissa ja tummimmissa varjoissa.

Kun laskennallinen valokuvaus putoaa lyhyeksi

Kaikki laskennallisen valokuvauksen toteutukset eivät ole onnistuneet. Kaksi rohkeaa yritystä oli Lytro- ja Light L16 -kamerat: Perinteisten ja laskennallisten valokuvaominaisuuksien (kuten iPhone, Android-puhelimet ja jotkut itsenäiset kamerat) sekoittamisen sijaan Lytro ja Light L16 yrittivät keskittyä pelkästään laskennalliseen valokuvaukseen.

Ensimmäiseksi markkinoille tuli Lytro-valokenttäkamera vuonna 2012, jonka avulla voit säätää kuvan tarkennusta kuvan ottamisen jälkeen. Se teki tämän tallentamalla kameraan tulevan valon suunnan, mitä perinteiset kamerat eivät tee. Teknologia oli kiehtovaa, mutta kameralla oli ongelmia, mukaan lukien matala resoluutio ja vaikeasti käytettävä käyttöliittymä.

Sillä oli myös melko kapea käyttötapaus. Kuten Imaging Resource -yrityksen perustaja, kustantaja ja päätoimittaja Dave Etchells huomauttaa: "Vaikka pystyivät keskittymään, kun tosiasia oli hieno ominaisuus, kameran aukko oli niin pieni, et pystynyt erottamaan etäisyyksiä toisistaan ellei kamerassa ollut jotain todella lähellä."

Oletetaan esimerkiksi, että ammun baseball-pelaajaa paikallisella baseball-timantilla. Voit ottaa kuvan lähellä aitaa ja vangita soittimen myös aidan läpi, vaikka hän olisi kaukana. Sitten voit helposti muuttaa tarkennuksen aidasta pelaajaan. Mutta kuten Etchells huomauttaa: "Kuinka usein todella ampuu sellaista kuvaa?"

Tuoreempi laite, jonka tavoitteena oli olla itsenäinen laskennallinen kamera, oli Light L16, yritys tuottaa ohut, kannettava kamera, jolla on kuvanlaatu ja suorituskyky verrattuna huippuluokan digitaalisen järjestelmäkameran tai peilittoman kameran kanssa. L16 on suunniteltu 16 erilaisella objektiivi- ja anturimoduulilla yhdessä kameran rungossa. Voimakas sisäänrakennetut ohjelmistot rakentavat yhden kuvan eri moduuleista.

Etchells oli aluksi vaikuttunut Light L16 -konseptiin. Mutta varsinaisena tuotteena hän sanoi, "sillä oli monia ongelmia."

Esimerkiksi valo, kamera ja Valokuvausyritys, joka valmistaa Light L16: ta, väitti, että kaikkien näiden pienten antureiden tiedot vastaavat yhtä suurta anturia. "He väittivät myös, että siitä tulee D-SLR-laatua", Etchells sanoo. Mutta kenttätesteissään Imaging Resource totesi, että näin ei ollut.

Oli myös muita ongelmia, mukaan lukien se, että valokuvan tietyillä alueilla oli liiallista kohinaa "jopa kuvan kirkkailla alueilla… Ja dynaamista aluetta ei käytännössä ollutkaan: Varjot vain kiinnittyivät välittömästi", Etchells sanoo, että tietyissä osioita valokuvia - mukaan lukien näytteen valokuvat, joita yritys käytti kameran mainostamiseen - varjoissa ei juuri ollut yksityiskohtia.

"Se oli myös vain katastrofi hämärässä", Etchells sanoo. "Se ei vain ollut kovin hyvä kamera, jakso."

Mitä seuraavaksi?

Näistä puutteista huolimatta monet yritykset ovat menossa eteenpäin laskennallisen valokuvauksen uusilla toteutuksilla. Joissakin tapauksissa he hämärtävät rajaa valokuvauksena pidetyn ja muun tyyppisen median, kuten videon ja VR: n (virtuaalitodellisuus) välillä.

Esimerkiksi Google laajentaa Google Photos -sovellusta AI: n (keinotekoinen äly) avulla uusien ominaisuuksien, mukaan lukien mustavalkoisten valokuvien värjäys. Microsoft käyttää AI: tä Pix-sovelluksessa iOS: lle, jotta käyttäjät voivat lisätä käyntikortteja saumattomasti LinkedIn: iin. Facebook julkaisee pian 3D Photos -ominaisuuden, joka "on uusi mediatyyppi, jonka avulla ihmiset voivat kaapata 3D-hetkiä ajoissa älypuhelimen avulla jakaakseen Facebookissa". Ja Adoben Lightroom-sovelluksessa mobiililaitteiden valokuvaajat voivat käyttää HDR-ominaisuuksia ja kaapata kuvia RAW-tiedostomuodossa.

VR ja laskennallinen valokuvaus

Vaikka mobiililaitteet ja jopa erilliset kamerat käyttävät laskennallista valokuvausta kiehtovalla tavalla, jopa lisää tehokkaat käyttötapaukset ovat tulleet laajennetun todellisuuden alustojen, kuten VR: n ja AR: n (lisätyn todellisuuden) maailmasta. New Yorkin syventävän mediastudion Scatter, toimitusjohtaja ja perustaja James George, laskennallinen valokuvaus on avataan uusia tapoja taiteilijoille ilmaista visioita.

"Scatterissa näemme laskennallisen valokuvauksen uusien luovien tieteenalojen, jotka yritämme olla edelläkävijä, ydinteknologiana… Laskennan lisääminen voisi sitten alkaa syntetisoida ja simuloida joitain samoja asioita, joita silmämme tekevät kuvien kanssa, joita me näe aivoissamme ", George sanoo.

Pohjimmiltaan se tulee tiedustelusta. Käytämme aivojamme ajatella ja ymmärtää havaitsemiamme kuvia.

"Tietokoneet ovat alkaneet pystyä katsomaan maailmaa ja näkemään asioita ja ymmärtämään mitä ne ovat samalla tavalla kuin voimme", George sanoo. Joten laskennallinen valokuvaus on "lisätty kerros synteesiä ja älykkyyttä, joka ylittää pelkän valokuvan sieppauksen, mutta alkaa todellisuudessa simuloida ihmisen kokemusta jotain havainnoinnista".

Tapaa, jolla Scatter käyttää laskennallista valokuvausta, kutsutaan tilavuusvalokuvaukseksi, joka on menetelmä, jolla tallennetaan kohde eri näkökulmista ja käytetään sitten ohjelmistoa kaikkien näiden näkökulmien analysointiin ja luomiseen kolmiulotteisessa esityksessä. (Sekä valokuvat että video voivat olla tilavuudeltaan ja näyttää 3D-kaltaisina hologrammeina, joissa voit liikkua VR- tai AR-kokemuksessa.) "Olen erityisen kiinnostunut kyvystä rekonstruoida asioita enemmän kuin vain kaksiulotteisesti, "sanoo George. "Muistomme, jos kävelemme läpi tila , voimme tosiasiallisesti muistuttaa tilannetta, missä asiat olivat suhteessa toisiinsa."

George sanoo, että Scatter pystyy purkamaan ja luomaan esityksen tilasta, joka "on täysin ja vapaasti navigoitavissa, sillä tavalla kuin saatat liikkua sen läpi kuten videopeli tai hologrammi. Se on uusi väline, joka syntyy videopelien ja elokuvien tekemisen välinen leikkaus, jonka laskennallinen valokuvaus ja volyymielokuvien tekeminen mahdollistavat."

Scatter on kehittänyt DepthKit-ohjelmistosovelluksen, joka auttaa muita tuottamaan tilavuussuojattuja VR-suojauksia, jonka avulla elokuvantekijät voivat hyödyntää kameroiden, kuten Microsoft Kinectin, syvyysanturia HD-videokameran lisävarusteena. Näin tehdessään CGI- ja video-ohjelmistohybridi DepthKit tuottaa todellisia 3D-muotoja, jotka "soveltuvat reaaliaikaiseen toistoon virtuaalimaailmassa", George sanoo.

Scatter on tuottanut useita tehokkaita VR-kokemuksia DepthKit-laitteella käyttämällä laskennallista valokuvausta ja tilavuudeltaan sopivia elokuvatekniikoita. Vuonna 2014 George teki yhteistyössä Jonathan Minardin kanssa luodakseen "Pilvet" -dokumentin, joka tutkii kooditaidetta, joka sisälsi interaktiivisen komponentin. Vuonna 2017 Scatter tuotti Zero Days -elokuvaan perustuvan VR-sovituksen, jonka avulla VR tarjosi yleisölle ainutlaatuisen näkökulman tietoverkkojen sodankäynnin näkymättömään maailmaan - nähdäksesi asiat Stuxnet-viruksen näkökulmasta.

Yksi voimakkaimmista DepthKit-liittyvistä hankkeista on "Terminal 3", pakistanilaisen taiteilijan Asad J. Malikin laajennettu todellisuuskokemus, jonka ensi-ilta tänä vuonna oli TriBeCa-elokuvafestivaalilla. Kokemuksen avulla voit käytännössä astua Yhdysvaltain rajavartiolaitoksen virkamiehen kenkiin Microsoft HoloLens -sovelluksen kautta ja kuulustella muslimiksi tuntuvan henkilön haamumaisen 3D-tilavuushologrammin (haastatteltavia on yhteensä kuusi merkkiä).

"Asad on pakistanilainen kotoperäinen henkilö, joka muutti Yhdysvaltoihin opiskelemaan yliopistoon ja jolla oli joitain melko kielteisiä kokemuksia kuulusteltaessa taustastaan ​​ja siitä, miksi hän oli siellä. Kokemuksensa yllättäen hän loi terminaalin 3", sanoo George.

Yksi avaimista, jotka tekevät kokemuksesta niin houkuttelevan, on se, että hänen laajennetun todellisuuden studionsa 1RIC-tiimin Malikin joukkue käytti DepthKit-ohjelmaa videon muuttamiseksi tilavuushologrammeiksi, jotka voidaan sitten tuoda reaaliaikaisiin videopelimoottoreihin, kuten Unity tai 3D grafiikkatyökaluja, kuten Maya ja Cinema 4D. Lisäämällä Kinectin syvyysanturin tiedot D-SLR-videoon hologrammin oikean sijoittamiseksi AR-virtuaalitilaan, DepthKit-ohjelmisto muuttaa videon laskennallinen video. Mustavalkoista tammilautaa käytetään kalibroimaan digitaalinen järjestelmäkamera ja Kinect yhdessä, jolloin molempia kameroita voidaan käyttää samanaikaisesti tilavuusvalokuvien ja videon sieppaamiseen.

• 10 pikavinkkiä huonojen valokuvien korjaamiseen 10 nopeaa vinkkiä huonojen valokuvien korjaamiseen
• 10 vinkkejä digitaalisen valokuvauksen aloittamiseen 10 vinkkejä
• 10 helppoa vinkkiä ja vihjeitä parempiin älypuhelinvalokuvia varten

Koska nämä DepthKitin avulla luodut AR-kokemukset ovat samanlaisia ​​kuin videopelien toiminta, "Terminaali 3" -tyyppinen kokemus voi tuottaa tehokkaita interaktiivisia tehosteita. Esimerkiksi George sanoo, että Malik sallii hologrammien muuttaa muotoa kuulusteltaessa niitä: Jos kyselyn aikana kysymyksesi muuttuvat syyttäviksi, hologrammi muuttuu aineettomaksi ja näyttää vähemmän inhimilliseltä. "Mutta kun alat vedota ihmisen elämäkertaan, hänen omiin kokemuksiinsa ja arvoihinsa", sanoo George, "hologrammi alkaa todella täyttyä ja muuttua fotorealistisemmaksi."

Luomalla tämän hienovaraisen vaikutelman, hän sanoo, voit pohtia kuulustelijan näkemystä ja sitä, kuinka he saattavat nähdä ihmisen "pelkkänä tunnuksena todellisen identiteetin ja ainutlaatuisuuden omaavan henkilön sijaan". Tavallaan se voisi antaa käyttäjille paremman ymmärryksen. "Ohjelmasarjojen kautta, joissa sinulla on mahdollisuus kysyä yhtä tai toista kysymystä", sanoo George, "olet kohtaamassa omia puolueellisuuksiasi ja samalla tätä henkilökohtaista tarinaa."

Kuten useimmat kehittyvät tekniikat, myös laskennallinen valokuvaus kokee osuutensa sekä onnistumisista että epäonnistumisista. Tämä tarkoittaa, että joillakin tärkeillä ominaisuuksilla tai kokonaisilla tekniikoilla voi olla lyhyt varastointiaika. Ota Lytro: Vuonna 2017, juuri ennen kuin Google osti yrityksen, Lytro sulki kuvat.lytro.com, joten et enää voinut lähettää kuvia verkkosivustoille tai sosiaaliseen mediaan. Niille, jotka kaipaavat sitä, Panasonicilla on Lytro-tyyppinen tarkennusominaisuus nimeltään Post Focus, jonka se on sisällyttänyt erilaisiin huippuluokan peilittimiin kameroihin ja point-and-shoot-kuvauksiin.

Tähän asti nähneet laskennalliset valokuvaustyökalut ja -ominaisuudet ovat vain alkaa . Uskon, että näistä työkaluista tulee paljon tehokkaampia, dynaamisempia ja intuitiivisempia, kun mobiililaitteet on suunniteltu uudemmilla, monipuolisemmilla kameroilla ja linsseillä, tehokkaammilla aluksella suoritetuilla prosessoreilla ja laajemmilla solukkoverkkotoiminnoilla. Lähitulevaisuudessa saatat alkaa nähdä laskennallisen valokuvauksen todelliset värit.