Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

लाइट फील्ड फोटोग्राफी को समझना

गतिशील प्रकाश-क्षेत्र छवि। Refocus करने के लिए क्लिक करें। परिप्रेक्ष्य बदलने के लिए क्लिक करें / खींचें।

पारंपरिक कैमरे, चाहे डिजिटल हों या एनालॉग, एक दृश्य से एक दृश्य को कैप्चर करते हैं। फ़ोटोशॉप (और इसी तरह के कार्यक्रम) हमें इन चित्रों के साथ अद्भुत काम करने में सक्षम बनाते हैं, लेकिन पोस्ट-प्रोसेसिंग की कोई भी राशि मूल डिवाइस द्वारा एन्कोड की गई जानकारी को नहीं बढ़ा सकती है। ऐसा करने का एक स्पष्ट तरीका छवि सेंसर के आकार में वृद्धि से है, और, वास्तव में, डिजिटल फोटोग्राफी के रूप में उन्नत हुआ है क्योंकि हमने इस स्पष्ट कारण के लिए बड़े और बड़े सेंसर के लिए एक स्थिर प्रगति देखी है।

वास्तव में, CMOS इमेज सेंसर का प्राप्य आकार अब लगभग सभी व्यावहारिक अनुप्रयोगों की जरूरतों को पार कर जाता है, और जैसा कि हम बाद में समझाएंगे, सेंसर पिक्सल का यह "अधिशेष" प्रकाश के व्यापक कार्यान्वयन का रास्ता खोलने वाले महत्वपूर्ण अग्रिमों में से एक है फ़ील्ड ”(या“ प्लेनोप्टिक ”) इमेजिंग। इस नए तरह की फोटोग्राफी का महान वादा एक दृश्य के बारे में न केवल अधिक जानकारी कैप्चर करने की क्षमता है, बल्कि और भी बहुत कुछ है जानकारी के प्रकार। इन नए "डेटा प्रकारों" तक पहुंच, सॉफ्टवेयर पोस्ट-प्रोसेसिंग विकल्पों की एक सरणी को खोलता है जो पारंपरिक कैमरों के साथ असंभव हैं - डायनामिक रीफोकसिंग, परिप्रेक्ष्य स्थानांतरण और यहां तक ​​कि 3 डी स्कैनिंग जैसे विकल्प।

यह काम किस प्रकार करता है

प्रकाश क्षेत्र उन सभी किरणों का प्रतिनिधि है जो कैमरे में प्रवेश करती हैं, न कि केवल उन पर जो फिल्म या सेंसर पर केंद्रित हैं। एक पारंपरिक कैमरे में, एक दृश्य से प्रकाश किरणें फिल्म या सेंसर पर लेंस द्वारा केंद्रित होती हैं। एक डिजिटल फोटोग्राफ में, प्रत्येक पिक्सेल में चमक को इंगित करने वाला एक नंबर मूल्य होता है, जो बदले में प्रतिनिधित्व करता है दृश्य के सभी भागों से सभी प्रकाश किरणों का योग लेंस द्वारा, सेंसर के उस हिस्से पर ध्यान केंद्रित किया गया। एक प्रकाश-क्षेत्र के कैमरे में, हालांकि, प्रत्येक पिक्सेल को बनाने वाली विभिन्न किरणों को अभिव्यक्त नहीं किया जाता है, लेकिन अलग-अलग मापा जाता है और रिकॉर्ड किया जाता है, दोनों उनकी चमक और उन दिशाओं के संदर्भ में जिनसे वे उत्पन्न होते हैं।

हार्डवेयर

प्रकाश क्षेत्र वास्तव में एक गणितीय अमूर्तता है जिसमें भौतिकी से लेकर मशीन विज़न से लेकर कंप्यूटर ग्राफिक्स तक के क्षेत्र में अनुप्रयोग हैं। प्रकाश-क्षेत्र के कुछ हिस्से को पकड़ने वाले उपकरण कई रूपों में मौजूद हैं। लिटरो प्रकाश किरणों को निर्देशित करके प्रकाश क्षेत्र को पकड़ता है जो एक लाख हज़ार से अधिक माइक्रो लेंसों की एक सरणी पर मुख्य लेंस में प्रवेश करता है। बदले में माइक्रो लेंस 6.5 x 4.5 मिमी सीएमओएस सेंसर पर प्रकाश किरणों को निर्देशित करते हैं, जिसमें 3280 ग्रिड द्वारा 3280 में व्यवस्थित ग्यारह मिलियन प्रकाश किरणों को पकड़ने की क्षमता है। संग्रहीत जानकारी में रंग, तीव्रता, दिशा और दूरी शामिल है। प्रत्येक माइक्रो लेंस CMOS सेंसर के लगभग 10 × 10 पिक्सेल भाग का उपयोग करता है।

लिटरो उपभोक्ता लाइट-फील्ड कुछ वर्षों के लिए चारों ओर रहा है और जिस फीचर के बारे में ज्यादातर लोग बात करते हैं, वह लगता है कि किसी तस्वीर के फोकल प्वाइंट को ठीक करने या बदलने की क्षमता है, जिसके बाद इसे लिया गया है। लेकिन वह पूरी कहानी नहीं है; वास्तव में यह हिमखंड का सिरा है।

ऊपर दी गई छवि कैमरे में प्रवेश करने वाली दाईं ओर से प्रकाश किरणों को दिखाती है और माइक्रो लेंस सरणी द्वारा CMOS सेंसर को निर्देशित की जाती है।

सॉफ्टवेयर

प्रकाश क्षेत्र पर कब्जा करना केवल पहला कदम है। अगला चरण एक छवि उत्पन्न करना है जिसे देखा जा सकता है। ऐसा करने को "रे ट्रेसिंग इन रिवर्स" के रूप में वर्णित किया गया है। यह समझाने के लिए कि इसका मतलब क्या है, मैं यह बताने जा रहा हूं कि पिनहोल कैमरे कैसे काम करते हैं, रे ट्रेसिंग के माध्यम से संक्षिप्त रूप से, और आखिरकार लिटरो प्रतिपादन प्रक्रिया को समझाएं। तीनों में दो चीजें समान हैं। पहले दृश्य को देखने वाला एक पर्यवेक्षक होता है और दूसरा, दृश्य को किसी स्क्रीन पर प्रस्तुत किया जाना चाहिए।

एक पिनहोल कैमरा में प्रकाश किरणें कैमरे के सामने एक छेद से गुजरती हैं और विपरीत सतह पर एक छवि के रूप में दिखाई देती हैं जो उल्टा और उलटी होती है। पीछे की दीवार अनिवार्य रूप से एक स्क्रीन है।यदि आप पिनहोल लेंस के लिए अपनी पीठ के साथ कैमरे के अंदर थे, तो आपके सामने अनुमानित छवि दिखाई देगी। ("दृश्य वस्तु" को कैक्टस माना जाता है। यह कुछ भी हो सकता है। आदर्श रूप से सभी आरेख एक छद्म 3 डी परिप्रेक्ष्य से होंगे, लेकिन यह मेरे ड्राइंग कौशल से परे है।)

किरण अनुरेखण में एक दृश्य का वर्णन गणितीय रूप से ज्यामितीय आकृतियों, बनावट और प्रकाश स्रोतों का उपयोग करके किया जाता है। दृश्य के बाहर एक बिंदु का चयन किया जाता है जो पर्यवेक्षक की स्थिति का प्रतिनिधित्व करता है और उस पर्यवेक्षक के दृष्टिकोण से एक छवि उत्पन्न होती है। पिन ट्रेसिंग तीन तरीकों से पिनहोल कैमरा उदाहरण से अलग है। सबसे पहले, दृश्य वास्तविक दुनिया में मौजूद नहीं है और इसका प्रतिपादन किया जाना है। दूसरा "वास्तविक" दृश्य पीछे के बजाय पर्यवेक्षक के सामने है और अंत में चूंकि दृश्य आभासी है, स्क्रीन पर छवि को प्रदान करने की आवश्यकता है। यह पिक्सेल के आधार पर पिक्सेल द्वारा किया जाता है। "दृश्य" किरणों को प्रत्येक पिक्सेल के लिए दृश्य में डाला जाता है और पिक्सेल के रंग की गणना ऑब्जेक्ट्स और प्रकाश स्रोतों के आधार पर की जाती है, जो दृश्य को ट्रैवर्स करते समय प्रत्येक दृश्य किरण हिट करता है। प्रेक्षक से दृश्य किरणों को भेजना प्रतिपादन समय को बहुत कम कर देता है।

लिटरो के मामले में हमारे पास संग्रहीत प्रकाश किरणें हैं जो उस दृश्य का वर्णन करती हैं जब चित्र लिया गया था। हमारी स्क्रीन पर एक छवि को प्रोजेक्ट करने के लिए एक केंद्र बिंदु को चुना जाना चाहिए। चयनित फोकल बिंदु को देखते हुए, लिटरो सॉफ्टवेयर छवि को प्रस्तुत करने के लिए संग्रहीत प्रकाश किरणों का उपयोग करता है। यह रिवर्स में अनुरेखण है कि एक छवि उत्पन्न करने के लिए स्क्रीन पर प्रक्षेपित किरणों का दृश्य पर्यवेक्षक से और स्क्रीन में दृश्य के माध्यम से पेश किए जाने के बजाय दृश्य के भीतर उनका मूल बिंदु है।

समीक्षा करने के लिए, रे ट्रेसिंग में दृश्य को पर्यवेक्षक से और स्क्रीन के माध्यम से दृश्य किरणों को शूट करके प्रस्तुत किया जाता है, जबकि लिटरो के साथ दृश्य को स्क्रीन पर वापस दृश्य में कैप्चर की गई प्रकाश किरणों को शूट करके प्रस्तुत किया जाता है।

भविष्य

लिटरो लाइब्रेरी सॉफ्टवेयर के लिए एक हालिया जोड़ 3 डी इमेज बनाने की क्षमता है। यह क्षमता प्रकाश क्षेत्र पर कब्जा करने का एक और फायदा दिखाती है। कैमरे के भीतर बाएं या दाएं, ऊपर या नीचे स्कूटर आपको थोड़ा अलग दृश्य या परिप्रेक्ष्य देने वाला है। उन बदलावों को प्रस्तुत करने के लिए आवश्यक डेटा कैप्चर किए गए प्रकाश क्षेत्र का हिस्सा है और कैप्चर किए गए दृश्य के 3 डी रेंडरिंग उत्पन्न करने के लिए उपयोग किया जा सकता है। सस्ती Anaglyph चश्मे की एक जोड़ी आप सभी की जरूरत है। छवियों को जेपीजी के रूप में निर्यात करना आसान है ताकि वे किसी के भी चश्मे से देखे जा सकें।

लिटरो कैमरा का एक पहलू छवि हेरफेर के लिए प्रकाशित एपीआई की कमी है। लिटरो एक मालिकाना छवि प्रारूप का उपयोग करता है और जबकि बहुत सारे काम यह इंजीनियर को उल्टा करने और छवियों को हेरफेर करने के लिए सॉफ्टवेयर बनाने के लिए किया गया है क्योंकि मैं लिखता हूं कि कोई व्यापक क्रॉस प्लेटफॉर्म एपीआई या सॉफ्टवेयर नहीं है जो एलएफपी ("लाइट फील्ड पिक्चर" फाइलों के साथ काम करने के लिए उपलब्ध है )। मुझे जो सबसे अच्छा संसाधन मिला है वह है "लिटरो मेल्टडाउन", जो कि विंडोज-केंद्रित है लेकिन इसमें बहुत सारी उपयोगी जानकारी है।

प्रकाश क्षेत्र की फोटोग्राफी अभी भी अपनी प्रारंभिक अवस्था में है। कीमतें शुरू में उच्च थीं और परिणाम बहुत कम थे लेकिन दोनों मोर्चों पर चीजें बदलने लगी हैं। बेस 8GB लिटरो कैमरा अक्सर हाल ही में $ 200 से $ 300 के लिए बिक्री पर रहा है, और नियमित रूप से दोनों कैमरा फर्मवेयर और लिटरो लाइब्रेरी फोटो प्रबंधन सॉफ्टवेयर में नई क्षमताएं जोड़ी जा रही हैं।

मैं जिस चीज़ को सबसे अधिक देखना चाहता हूँ, वह एक व्यापक क्रॉस प्लेटफ़ॉर्म ओपन सोर्स लाइब्रेरी है, जिसका उपयोग LFP फ़ाइलों के हेरफेर और प्रबंधन के लिए किया जा सकता है। पवित्र ग्रिल एक कच्चे लिटरो फ़ाइल को लेने और छवियों को प्रस्तुत करने में सक्षम सॉफ्टवेयर होगा।

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