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光场相机摄影的革命

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对焦和选择完美拍摄角度――在拍摄完成之后再进行也不晚。此外,还可用这种相机进行3D摄影。

摄影爱好者们都会面临这样的两难选择:快速抓拍能够留住精彩瞬间,但是无法保证对焦准确和合理构图,而进行精心准备后生动的场景又往往会溜走。使用光场相机,不用再担心这样的问题。我们可以先完成抓拍然后再编辑照片,在拍摄时只需关注构图,完全不用考虑对焦技巧,拍摄完成后,只需随心所欲地在照片中任意部分进行点击,即可获取准确的焦点位置。

不仅如此,光场相机还提供了更多的可能,它允许我们在拍摄完成后改变影像的拍摄角度。例如,从正面拍摄的一张人像照片,我们可以左右移动图片中被摄者的头部,既可看见他右半边的脸,也可看见左半边的脸。与相应的软件配合,我们还可以生成被摄体的3D立体照片。

那么,光场究竟是什么,它又是如何生成照片的呢?在传统相机中,所有的光线都按镜头的折射曲线传递至影像传感器,并将光线转化为像素。然而,影像传感器无法捕捉光线传递的矢量方向,其结果就只能得到一个只记录光线强弱程度的二维影像。而光场相机捕捉的是光的3D矢量方向的数量。换句话说,它记录了光线的扩展方向。光场实际上是一套坐标系统,而不仅是一个代表强弱程度的二维图像。该技术在理论上听起来很复杂,但其实却很简单,在相邻镜头的共同作用下,光线中每个光束的方向都被传递至影像传感器。因此,光线照射到多个影像传感器上,而软件则可以计算出它们的方向和强度。

依照这个原理,斯坦福大学已经在约10年前就开始了光场相机的探索,但是首台光场相机的重量达数吨。今天,微透镜已经被大量使用,这种透镜直接附着在图像传感器前方。根据具体机型的不同,微透镜的数量在几十个至几万个不等,而每个微透镜的尺寸仅有0.2mm。

照片仅仅是原始素材

微透镜具有两种拍摄照片的方法。其一,被摄物体的焦点位于影像传感器的后方,用户在拍摄后可以通过电脑或相机中的软件随意选择延展焦点(虚拟焦点)的位置。照片的原始素材仅是局部的影像,而且看起来像是受到磨损的。它的优点是,可相对提高像素利用率,获得更高的分辨率。但这也有一个缺点,即原始素材不得不使用特殊的软件才能生成最终照片。

其二,每一个镜头拍摄的影像都是源于各自的拍摄角度。相邻镜头所获取的光线信息,在经过比较后可获得深度信息。在影像的处理过程中,生成一个2D图像不需要软件的额外支持。用户只需要选择使用原始影像的缩略图即可。但是,这种技术生成影像的分辨率非常低。

2011年,德国的Raytrix公司就已经开始生产光场相机,该产品被广泛应用于工厂,帮助进行产品的质量控制,这类产品价格在12 000~41 000欧元之间。最近,一家位于美国加利福尼亚州的公司将名为Lytro的光场相机推向民用市场,这一产品面向普通用户,价格约为400美元,我们将很快可以买到该产品。该光场相机可记录1100万种不同的光线信息。虽然它不能被转换成千万级像素数的照片,但基本可满足HD的标准,其照片的分辨率相当于目前100~200万像素的普通照片。虽然其照片尺寸与普通数码相机拍摄的照片水平相差较大,但毕竟它是一个全新类型的数码相机。可以预见,光场相机今后将可能获得更大、更好的照片效果,该产品将为摄影领域带来全新的革命