تصوير مجال الضوء: ما هو وكيف يعمل؟

كان التصوير الفوتوغرافي للمجال الضوئي موجودًا منذ فترة طويلة. اخترع غابرييل ليبمان أول جهاز مجال ضوئي تناظري في عام 1908 وفاز بجائزة نوبل في النهاية عن عمله في التصوير الفوتوغرافي الملون.

يعد التصوير الفوتوغرافي للمجال الضوئي أمرًا رائعًا لأنه يسمح لك بتحريك مستوى التركيز للصورة بعد التقاط الصورة بالفعل ، وهو أمر مستحيل في التصوير الفوتوغرافي العادي.

إذن ، كيف يعمل التصوير الميداني الخفيف؟ ستعلمك هذه المقالة كل ما تحتاج إلى معرفته.

ما هو تصوير مجال الضوء؟

يعمل التصوير الطبيعي بشكل مشابه جدًا لعمل عين الإنسان. تقوم بالتركيز بالكاميرا ويلتقط المستشعر صورة ثنائية الأبعاد لمساحة ثلاثية الأبعاد ، مع وضع "شريحة" من تلك المساحة في التركيز البؤري. كل شيء أمام أو خلف المنطقة المركزة ضبابي وخارج نطاق التركيز. وذلك لأن المستشعر العادي يلتقط المعلومات المتعلقة فقط بكثافة الضوء.

يشير مجال الضوء إلى كل أشعة الضوء (كل فوتون) في المشهد. يتم تحديد أشعة الضوء التي يتكون منها مجال الضوء من خلال وظيفة plenoptic (وهذا هو السبب في أن كاميرات مجال الضوء تسمى أيضًا كاميرات plenoptic). تصف الدالة plenoptic شعاعًا ضوئيًا في خمسة أبعاد: إحداثياته ​​في الفضاء ثلاثي الأبعاد (X ، Y ، `) واتجاهه في الفضاء ثنائي الأبعاد (زاويتان).

يلتقط التصوير الفوتوغرافي للمجال الضوئي المعلومات من مجال الضوء في مشهد معين ، بما في ذلك كل من شدة الضوء واتجاه أشعة الضوء (وفقًا لـ plenoptic وظيفة).

يختلف التصوير الفوتوغرافي في مجال الضوء اختلافًا كبيرًا عن التصوير التقليدي. يسمح لك بالتقاط صورة ثلاثية الأبعاد واختيار مكان التركيز بعد الحقيقة. باستخدام أجهزة استشعار متعددة ، يمكن التقاط كل من الضوء الوارد واتجاه أشعة الضوء.

كيف يعمل التصوير الميداني الخفيف؟

كما ذكرنا ، تلتقط كاميرا مجال الضوء جميع المعلومات حول مجال الضوء أمام الكاميرا. تتضمن هذه المعلومات شدة الضوء ولونه واتجاهه. لهذا السبب ، من الممكن أن تحدد رياضيًا المكان الذي انبعث منه كل شعاع من الضوء قبل أن يصل إلى المستشعر. هذا يعني أنه يمكن بناء نموذج ثلاثي الأبعاد للمشهد.

هناك عدة تقنيات لالتقاط مجال ضوئي ، على سبيل المثال:

• استخدام كاميرا واحدة لالتقاط معلومات حول مشهد من زوايا متعددة. تنتج هذه الطريقة مجموعة مختارة من العديد من الصور.
• صفائف متعددة الكاميرات. عادةً ما تتميز هذه العشرات من أجهزة الاستشعار في مجموعة واسعة بحيث يلتقط كل منها معلومات حول مشهد من زاوية مختلفة قليلاً. تنتج هذه الطريقة أيضًا العديد من الصور مرة واحدة.
• مصفوفات العدسات الدقيقة. يسمح وجود مجموعة من مئات العدسات الدقيقة أمام مستشعر كاميرا رقمية واحد بالتقاط معلومات مجال الضوء. ينتج عن هذا صورة مكونة من مئات الصور الفرعية.

تختلف كل صورة أو صورة فرعية عن طريق التقاط أشعة الضوء التي نشأت في مواقع مختلفة قليلاً في الفضاء. نظرًا لأن كل بكسل سيُظهر مشهدًا مختلفًا قليلاً ، يتم تسجيل معلومات حول زاوية شعاع الضوء. وهذا يجعل من الممكن حساب مسافة كل كائن من الكاميرا وموضعه في المشهد وتطوير نموذج ثلاثي الأبعاد للمشهد في النهاية.

تطبيقات التصوير الفوتوغرافي الميداني الخفيف

هناك العديد من الاستخدامات لتصوير مجال الضوء والتي يمكن أن تكون مفيدة بشكل لا يصدق. نظرًا لأنه يتم تسجيل جميع المعلومات حول مجال الضوء للمشهد ، فمن الممكن معالجة صور مجال الضوء بعدة طرق غير ممكنة في التصوير الفوتوغرافي العادي.

نقطة الاتصال المخصصة

الميزة الأكثر شهرة لتصوير مجال الضوء هي القدرة على تغيير نقطة التركيز بعد التقاط الصورة. وذلك لأن المعلومات التي تلتقطها الكاميرا تتضمن التركيز على كل معنى للمسافة أنه باستخدام البرامج المتطورة ، من الممكن اختيار أي مسافة لتكون النقطة المحورية في مشهد.

عمق المجال المتغير

بشكل مشابه للتركيز ، نظرًا لطبيعة المعلومات المسجلة ، من الممكن معالجة الصور باستخدام "الفتحة التركيبية". الفتحة هي قطر الفتحة في العدسة و يحدد عمق المجال (مدى عدم تركيز المقدمة والخلفية) في الصورة.

متعلق ب: لماذا F-Stop مهم في التصوير الفوتوغرافي

نظرًا لأن صورة حقل الضوء تتضمن معلومات عند كل مسافة تركيز بؤري محتملة ، فمن الممكن إنشاء الصور التي لها أصغر عمق ممكن للمجال (فقط قسم صغير للغاية هو موضع التركيز). من الممكن أيضًا إنشاء صورة بعمق مجال لانهائي حيث يكون كل شيء في الصورة في بؤرة التركيز.

تأثير المنظر

اعتمادًا على طريقة التقاط مجال الضوء ، من الممكن إنتاج زوايا عرض مختلفة قليلاً للمشهد. يعتمد هذا على قطر أو عرض النظام المستخدم لالتقاط الصورة. كلما كان نظام العدسة أوسع ، تم التقاط المزيد من الضوء من زوايا أوسع.

بمجرد التقاط الصورة ، من الممكن تغيير منظور الصورة بمقدار صغير كما لو كنت تحرك رأسك في المشهد الفعلي. يُعرف هذا باسم تأثير اختلاف المنظر. باستخدام تأثير المنظر ، من الممكن أيضًا إعادة بناء صورة ثلاثية الأبعاد.

احسب المسافات

اعتمادًا على حساسية نظام التصوير الفوتوغرافي لمجال الضوء ومدى معرفة خصائصه البصرية ، من الممكن حساب المسافة من العدسة إلى الأشياء في المشهد. قد يكون أحد التطبيقات الرئيسية لهذا في الفحص المجهري حيث يكون من المفيد قياس حجم العينات الاصطناعية أو البيولوجية بدقة.

تغيير ظروف الإضاءة

نظرًا لأنه يتم تسجيل الكثير من المعلومات حول عمق المشهد في التصوير الفوتوغرافي لمجال الضوء ، فمن الممكن باستخدام برنامج ما بعد المعالجة لإعادة بناء الإضاءة في المشهد بدقة. نظرًا لأن البرنامج يعرف المواضع النسبية لجميع الكائنات في الصورة ، فيمكنه حساب مكان سقوط الظلال بشكل مقنع.

الواقع الافتراضي

التصوير الميداني الخفيف قد تغيير صناعة الأفلام والواقع الافتراضي إلى الأبد. هذا لأنه يمكن استخدام التصوير الفوتوغرافي في مجال الضوء لإنشاء واقع افتراضي في الحياة الواقعية. طورت Google أمثلة على هذا يمكن عرضها على بخار.

باستخدام مصفوفة كاميرا دوارة من 16 GoPros ، التقطوا آلاف الصور التي سجلت جميع معلومات مجال الضوء في مساحة ثلاثية الأبعاد. ثم تمكنوا من إنشاء تجربة واقع افتراضي ثلاثية الأبعاد ، بست درجات من الحرية.

هل كاميرات المجال الضوئي هي مستقبل التصوير الفوتوغرافي؟

في عام 2012 ، كانت أول كاميرا مجال ضوء السوق الاستهلاكية صدر عن شركة Lytro. كانت هذه الكاميرا ذات دقة واحدة ميجابكسل مع فتحة عدسة ثابتة تبلغ F / 2 وتباع بسعر يتراوح بين 400 دولار و 500 دولار. منذ ذلك الحين ، تم طرح عدد قليل جدًا من الكاميرات الميدانية الخفيفة الموجهة للمستهلكين في السوق.

كان الافتقار إلى الدقة وجودة الصورة يعني أن كاميرات مجال الضوء ببساطة لم تنتشر في السوق الاستهلاكية كما فعلت كاميرات DSLR. في الواقع ، لا تزال العديد من استخدامات تكنولوجيا المجال الضوئي قيد التطوير.

ولكن ، هناك سبب لاستثمار Google (والآن Apple) في هذه التقنية ، واستخدامها في إنشاء تجارب مستخدم ثلاثية الأبعاد للواقع الافتراضي هو مجرد مثال واحد!

لدى Facebook الآن 10000 شخص يعملون على أجهزة AR / VR

سعياً لتقليل اعتماده على Apple و Google ، يعمل Facebook بشكل كامل على Oculus.

اقرأ التالي

عن المؤلف