Представьте фотоаппарат, способный смотреть сквозь толпу; смартфон, фотографирующий не хуже, чем камера с дорогим объективом - эти идеи звучат удивительно, но могут стать реальностью.
Представьте фотоаппарат, способный смотреть сквозь толпу; смартфон, который фотографирует не хуже, чем камера с дорогим объективом; программу, которая позволяет выбрать ракурс уже после того, как сделан снимок.
Эти идеи звучат удивительно, но могут стать реальностью, если разработчикам компьютерной фотографии (КФ) удастся осуществить свой замысел.
В отличие от обычной цифровой фотографии, которая фиксирует простое двумерное изображение, КФ строит картинку на основе значительно большего количества данных.
Она не имитирует работу человеческого глаза, а опирается на возможности программного обеспечения.
Калифорнийская компания Pelican Imaging - один из пионеров этой технологии.
Сейчас стартап разрабатывает инновационную камеру для телефонов. Она содержит 16 линз, каждая из которых связана с сенсором синего, красного или зеленого цвета. Данные из этих сенсоров сводит вместе и обрабатывает специальная микросхема.
"В итоге вы получаете стандартное JPEG-изображения с картой глубины, которая позволяет определить грани всех объектов до последнего волоса", - рассказал BBC исполнительный директор фирмы Кристофер Пикетт.
На основе этой информации специальное приложение, установленное на телефоне, дает вам возможность уже после съемки настроить, на чем будет сфокусирован снимок. К тому же, на одном кадре можно выбрать даже несколько точек фокусировки - неслыханная для обычной камеры вещь.
Например, фотографируя человека на фоне статуи Свободы, вы можете сделать лицо своей модели и монумент четкими, а все остальное размытым.
"Наша фотокамера не фокусируется, а потому в ней нет движущихся деталей. Поэтому первый снимок делается очень быстро, - добавляет Пикетт. - К тому же, вы никогда не промахнетесь с резкостью - изображение всегда будет идеально четким".
Другая компания, Lytro, уже продает пленоптическую камеру с похожими функциями. Но в Pelican считают, что если их разработка будет достаточно компактной, чтобы поместиться в телефон, это будет их большим преимуществом.
Pelican уже получил инвестиции от Nokia, поэтому, наверное, финская компания будет одной из первых, кто интегрирует компьютерную камеру в свои смартфоны. Это может произойти в следующем году.
Сейчас познакомиться с КФ можно на примере HDR-фотографии - снимков с широким диапазоном яркости. Это технология, когда объект фотографируют несколько раз с разной экспозицией, а затем полученные снимки сводят в одно изображение на компьютере. В результате на HDR-фото светлые участки получаются не засвеченными, а темные - не затемненными.
Однако если объект находится в движении, HDR может и не сработать. Пользователи часто жалуются, что движущиеся объекты на заднем плане HDR-фото выглядят так, будто распадаются на куски.
Одно из решений этой проблемы, на которое сделал ставку производитель микросхем Nvidia, - усилить мощность процессора, чтобы сократить интервал между снимками.
Но если появится альтернативная технология, где надо делать только одно фото - будущее, наверное, будет за ней.
"Представьте себе сенсор с пикселями, которые имеют разную чувствительность, - объясняет профессор Шри Наяр, председатель Лаборатории компьютерного видения Колумбийского университета. - Некоторые лучше воспринимают тускло освещенные объекты, некоторые - ярко освещенные. Для декодирования полученных изображений нужно применить определенные алгоритмы , но таким образом можно получить картинку с широчайшим диапазоном яркости и цвета - значительно больше, чем может воспринять человеческий глаз".
Если нынешняя технология HDR выйдет из моды, для серийной съемки в паре с компьютерной обработкой найдутся и другие применения.
В прошлом году американские исследователи продемонстрировали интересный прием: махая компактной камерой вокруг объекта, фотограф сделал несколько сотен его фотографий.
Далее на основе этих снимков компьютер создал карту светового поля, что позволило фотографу увидеть объект с разных сторон и выбрать нужный ракурс уже после съемки.
Еще один метод - компьютерная обработка двух фото, сделанных со вспышкой и без с минимальным интервалом.
"С их помощью можно увидеть, где лежат тени", - объясняет доктор Мартин Тернер, эксперт по компьютерному видению из Манчестерского университета.
Microsoft уже запатентовала эту идею. В компании утверждают, что это ноу-хау позволит улучшить цветной баланс фотографий, избавиться от эффекта красных глаз и резких теней, образующихся от вспышки.
В итоге вы получите фото, которое кажется умеренно освещенным, на котором хорошо видны все детали и нет "шума".
С вычислительной фотографией много экспериментируют в Стэнфордском университете: например, здесь придумали способ "видеть" сквозь деревья или толпы.
Поставив десятки камер в разных местах и обработав полученные данные, исследователи добились максимального размывания объектов, заслоняющих нужный. Эти лишние объекты становятся как бы прозрачными.
Разработчики говорят, что эту технологию можно использовать, в том числе, в системах наблюдения.
"Чтобы создать этот комплекс камер, им понадобилось 2 миллиона долларов, а чтобы управлять им - команда аспирантов, - говорит профессор Джек Тамблин, эксперт по компьютерной фотографии Северо-Западного университета, неподалеку от Чикаго. - Это прекрасная лабораторная разработка, но не слишком практичная".
Профессор Тамблин сейчас работает над бюджетной версии этой системы, для которой достаточно одной камеры.
Он верит, что если сделать много снимков с разных позиций, зафиксировав точное расположение камеры на момент каждого снимка, то компьютер сможет удалить с конечной фотографии нежелательные объекты. Проблема лишь в том, что, чтобы эта технология сработала, объект не должен двигаться.
Наверное, наибольший потенциал компьютерной фотографии - не в зрелищных эффектах, а в том, чтобы довести до совершенства обычные двумерные изображения.
Одно из направлений исследований в этой сфере - это проблема, как создать высококачественное изображение без помощи профессионального объектива с несколькими линзами.
Идея заключается в том, чтобы перестать бороться с недостатками изображения, попадающего на датчик, а вместо этого - проанализировать, что это за недостатки и как их исправить с помощью программного обеспечения.
Еще один метод - сделать серию быстрых снимков, каждый раз смещая датчик на полпикселя, и на основе полученной информации создать изображение "с супер-разрешением".
Компания Hasselbad уже использует эту технологию в одной из своих камер премиум-класса: ее 50-мегапиксельный сенсор позволяет получить 200-мегапиксельные фото.
Кроме того, некоторые считают, что проблему дрожащих рук можно решить, создав гибридное устройство, которое одновременно снимает обычное фото и высокоскоростное видео.
"Цель этой технологии - точно измерить, как была размыта фотография, - объясняет профессор Тамблин. - Если видео фокусируется на каком-то ярком пятне, с помощью этого можно проследить траекторию движения камеры. Следовательно можно будет исправить размытость, которая появилась из-за того , что у вас задрожали руки".
Источник: ВВС Україна на русском