بیاموزید که عکاسی میدان نور چیست، چگونه کار می‌کند و چه کاربردی دارد.
عکاسی میدان نور مدت زیادی است که وجود داشته است. اولین دستگاه میدان نور آنالوگ در سال 1908 توسط گابریل لیپمن اختراع شد که در نهایت جایزه نوبل را برای کار خود در زمینه عکاسی رنگی دریافت کرد.
عکاسی میدان نور به شما این امکان را می دهد که صفحه فوکوس یک تصویر را بعد از گرفتن عکس به اطراف حرکت دهید، که در عکاسی معمولی غیرممکن است.
بنابراین، عکاسی میدان نور چگونه کار می کند؟ این مقاله هر آنچه را که باید بدانید را به شما آموزش می دهد.
عکاسی میدان نور چیست؟
عکاسی معمولی بسیار شبیه به چشم انسان عمل می کند. شما با دوربین فوکوس می کنید و سنسور یک تصویر دو بعدی از فضای سه بعدی را می گیرد، با یک “برشی” از آن فضا در فوکوس. همه چیز در جلو یا پشت ناحیه فوکوس شده تار و خارج از فوکوس است. این به این دلیل است که یک سنسور معمولی فقط اطلاعات مربوط به شدت نور را ضبط می کند.
میدان نوری به کلیت تمام پرتوهای نور (هر فوتون) در یک صحنه اشاره دارد. پرتوهای نوری که میدان نوری را تشکیل می‌دهند با تابع پلنوپتیک تعریف می‌شوند (به همین دلیل است که دوربین‌های میدان نور را دوربین‌های پلنوپتیک نیز می‌گویند). تابع plenoptic یک پرتو نور را در پنج بعد توصیف می کند: مختصات آن در فضای سه بعدی (X, Y,`) و جهت آن در فضای دو بعدی (دو زاویه).
عکاسی میدان نور، اطلاعات میدان نور را در یک صحنه خاص، از جمله شدت نور و جهت پرتوهای نور (با توجه به عملکرد Plenoptic) می گیرد.
عکاسی میدان نور بسیار متفاوت از عکاسی معمولی است. به شما این امکان را می دهد که یک تصویر سه بعدی بگیرید و انتخاب کنید که فوکوس بعد از واقعیت کجا باشد. با استفاده از سنسورهای متعدد، هم نور ورودی و هم جهت پرتوهای نور قابل ثبت است.
عکاسی میدان نور چگونه کار می کند؟
اطلاعات در دوربین های میدان نور شامل شدت، رنگ و جهت نور است. به همین دلیل، می توان به صورت ریاضی تعیین کرد که هر پرتو نور قبل از رسیدن به حسگر از کجا ساطع شده است. این بدان معناست که می توان یک مدل سه بعدی از صحنه ساخت.
چندین تکنیک برای گرفتن میدان نور وجود دارد، به عنوان مثال:
- استفاده از یک دوربین برای ثبت اطلاعات در مورد یک صحنه از چندین زوایای مختلف. این روش مجموعه ای از تصاویر بسیاری را تولید می کند.
- آرایه های دوربین چندگانه اینها معمولاً دارای ده‌ها حسگر در یک آرایه وسیع هستند که هر کدام اطلاعات مربوط به یک صحنه را از زاویه کمی متفاوت ضبط می‌کنند. این روش همچنین تصاویر زیادی را به صورت همزمان تولید می کند.
- آرایه های میکرولنز وجود مجموعه‌ای از صدها میکرولنز در مقابل یک سنسور دوربین دیجیتال، امکان ثبت اطلاعات میدان نور را فراهم می‌کند. این یک تصویر تولید می کند که از صدها تصویر فرعی تشکیل شده است.
هر تصویر یا تصویر فرعی با گرفتن پرتوهای نوری که از مکان‌های کمی متفاوت در فضا سرچشمه می‌گیرد، متفاوت است. از آنجایی که هر پیکسل صحنه کمی متفاوت را نشان می دهد، اطلاعات مربوط به زاویه پرتو نور ثبت می شود. این امکان محاسبه فاصله هر شی از دوربین و موقعیت در صحنه و در نهایت ایجاد یک مدل سه بعدی از صحنه را فراهم می کند.
کاربردهای عکاسی میدان نور
استفاده های مختلفی برای عکاسی میدان نور وجود دارد که می تواند فوق العاده مفید باشد. از آنجایی که تمام اطلاعات مربوط به میدان نوری یک صحنه ثبت می شود، پردازش تصاویر میدان نور به روش های مختلفی امکان پذیر است که در عکاسی معمولی امکان پذیر نیست.
1. نقطه کانونی سفارشی
شناخته شده ترین ویژگی عکاسی میدان نور، تغییر نقطه فوکوس پس از گرفتن عکس است. این به این دلیل است که اطلاعات ضبط شده توسط دوربین شامل فوکوس در هر فاصله است، به این معنی که با نرم افزارهای پیچیده، می توان هر فاصله ای را به عنوان نقطه کانونی در صحنه انتخاب کرد.
2. متغیر عمق میدان
به دلیل ماهیت اطلاعات ثبت شده، پردازش تصاویر با دیافراگم مصنوعی امکان پذیر است. دیافراگم قطر دهانه لنز است و عمق میدان (چقدر دور از فوکوس پیش‌زمینه و پس‌زمینه) یک تصویر را تعیین می‌کند.
از آنجا که یک تصویر میدان نور شامل اطلاعات در هر فاصله فوکوس ممکن است، می توان تصاویری ایجاد کرد که کمترین عمق میدان ممکن را داشته باشند (فقط یک بخش بسیار کوچک در فوکوس است). همچنین می توان تصویری با عمق میدان بی نهایت ایجاد کرد که در آن همه چیز در تصویر در فوکوس باشد.
3. اثر اختلاف منظر
بسته به روشی که میدان نوری گرفته می شود، می توان زوایای دید کمی متفاوت از صحنه ایجاد کرد. این بستگی به قطر یا عرض سیستم مورد استفاده برای گرفتن عکس دارد. هر چه سیستم لنز عریض تر باشد، نور بیشتری از زوایای بازتر گرفته می شود.
هنگامی که تصویر گرفته می شود، می توان پرسپکتیو تصویر را به مقدار کمی تغییر داد، گویی سر خود را در صحنه واقعی حرکت می دهید. این به عنوان اثر اختلاف منظر شناخته می شود. با استفاده از افکت اختلاف منظر، امکان بازسازی یک تصویر سه بعدی نیز وجود دارد.
4. محاسبه فاصله
بسته به حساسیت سیستم عکاسی میدان نوری و میزان شناخته شده بودن خواص نوری آن، می توان فاصله لنز تا اشیاء را در یک صحنه محاسبه کرد. یکی از کاربردهای اصلی آن در میکروسکوپ است که در آن اندازه گیری دقیق اندازه نمونه های مصنوعی یا بیولوژیکی مفید است.
5. تغییر شرایط روشنایی
از آنجایی که اطلاعات زیادی در مورد عمق صحنه در عکاسی میدان نور ثبت می‌شود، با نرم‌افزار پس پردازش می‌توان نور را در یک صحنه به‌طور دقیق بازسازی کرد. از آنجایی که نرم افزار موقعیت نسبی همه اشیاء در یک تصویر را می داند، می تواند به طور قانع کننده ای محاسبه کند که سایه ها کجا می افتند.
6. واقعیت مجازی
در اوایل دهه 2020، واقعیت مجازی بیشتر به یک نقطه صحبت برجسته تبدیل شد. این تا حدی با تمایل متا برای ایجاد متاورس تقویت شد. از عکاسی میدان نور می توان برای ایجاد واقعیت مجازی واقعی استفاده کرد. گوگل نمونه هایی از این را توسعه داده است که می توان آنها را در Steam مشاهده کرد.
گوگل با استفاده از یک آرایه دوربین دوار متشکل از 16 گوپرو، هزاران عکس گرفت که تمام اطلاعات میدان نور را در یک فضای سه بعدی ثبت کرد. سپس آنها توانستند یک تجربه واقعیت مجازی سه بعدی با شش درجه آزادی ایجاد کنند.
آیا دوربین های میدان نور آینده عکاسی هستند؟
در سال 2012، اولین دوربین میدان نوری بازار مصرف کننده توسط شرکت Lytro عرضه شد. این دوربین وضوح یک مگاپیکسلی با دیافراگم ثابت f/2 داشت و بین 400 تا 500 دلار به فروش می رسید. از آن زمان، تعداد بسیار کمی از دوربین های میدان نوری با هدف مصرف کننده وارد بازار شده اند.
فقدان رزولوشن و کیفیت تصویر به این معنی است که دوربین‌های میدان نور به سادگی مانند دوربین‌های DSLR در بازار مصرف کننده مطرح نمی‌شوند. در واقع، بسیاری از کاربردهای فناوری میدان نور در حال توسعه هستند.
اما، دلیلی وجود دارد که گوگل (و اپل) روی این فناوری سرمایه گذاری می کنند و استفاده از آن در ایجاد تجربیات کاربری سه بعدی برای VR تنها یک مثال است!
عکاسی میدان نور: یک فناوری در حال توسعه
در حالی که دوربین های میدان نور نسبتا جدید هستند، پتانسیل بسیار بالایی دارند. می‌توانید شباهت‌های زیادی را با روزهای اولیه عکاسی ترسیم کنید، حتی اگر متفاوت باشد – با دیافراگم ثابت و وضوح پایین دو نمونه. با گذشت زمان، با این حال، این احتمال وجود دارد که این فناوری رشد کند.
ارزش این را دارد که مراقب باشید تا ببینید در آینده چگونه عکاسی میدان نور اعمال می شود.