「再造」照相机:Lytro光场相机原理和应用浅析「视频」

pestwave · 7年前
Lytro是一家位于硅谷的创业公司,源于公司CEO Ren Ng在斯坦福的一项研究,其目标很简单:凭借其光场(light field)相机「 硬件和软件 」,Lytro可以从很多方面改变照相技术,因为有了它你无需对焦。 与此同时,这家公司的投资方包括Andreessen Horowitz和Greylock等知名投资机构,其技术团队包括Silicon Graphics联合创始人以及Palm webOS的首席架构师。那么Lytro的魅力到底在哪里呢? 答案是「光场(light field)照相」或者说「全光(plenoptic)照相」。Lytro背后的核心思维源于斯坦福的 一篇论文「PDF文档」,原理非常简单。 普通相机的工作原理和肉眼差不多,前面的镜头可以收集来自前方的光线,然后通过传感器上的光圈「单反相机上的硅胶套或眼睛里的视网膜」。为了聚焦眼睛或普通照相机,你通过不同方式调整镜头,以捕捉来自不同方向的光线,将其收集到传感器中。这会带来很多副作用,其中之一就是只能有一个焦点。这让问题变得复杂,当然如果手法得当的话可以拍出漂亮的照片。

「再造」照相机:Lytro光场相机原理和应用浅析「视频」
Lytro是一家位于硅谷的创业公司,源于公司CEO Ren Ng在斯坦福的一项研究,其目标很简单:凭借其光场(light field)相机「
硬件和软件
」,Lytro可以从很多方面改变照相技术,因为有了它你无需对焦。

与此同时,这家公司的投资方包括Andreessen Horowitz和Greylock等知名投资机构,其技术团队包括Silicon Graphics联合创始人以及Palm webOS的首席架构师。那么Lytro的魅力到底在哪里呢?

答案是「光场(light field)照相」或者说「全光(plenoptic)照相」。Lytro背后的核心思维源于斯坦福的
一篇论文「PDF文档」,原理非常简单。
普通相机的工作原理和肉眼差不多,前面的镜头可以收集来自前方的光线,然后通过传感器上的光圈「单反相机上的硅胶套或眼睛里的视网膜」。为了聚焦眼睛或普通照相机,你通过不同方式调整镜头,以捕捉来自不同方向的光线,将其收集到传感器中。这会带来很多副作用,其中之一就是只能有一个焦点。这让问题变得复杂,当然如果手法得当的话可以拍出漂亮的照片。

但Lytro的技术之一就是在相机传感器前面布有大量微镜头。你可以把它们想象成苍蝇眼睛上的数千个微型镜头。其中的物理学和数学知识有点复杂,但最后的结果是这样的:相机传感器记录下的不是单一的图像「由镜头、光圈等设置决定」,Lytro相机可以用复杂的方式记录下来自前方场景各个部位的光线,而不仅仅是普通相机那样只能记下聚焦范围中的光线。然后Lytro软件会对图像进行解码。

这就是神奇之处。因为
这个系统可以捕捉有关场景光线方向的信息,因此它可以“聚焦”照片中的任何深度,哪怕在拍照后数年。一瞬间你就可以获得理想的照片,相机可以去掉笨重、耗电和昂贵的聚焦系统,你可以更快地完成拍照,即便非专业摄影师也不必担心对焦问题。镜头还可以捕捉弱光环境下的光线。这会产生很大的影响,可能会对整个相机业带来巨大变革。

「再造」照相机:Lytro光场相机原理和应用浅析「视频」

但这还没有完。由于图像最终是在电脑里完成的,你可以通过多种方式对其进行处理,比如通过把焦点不同的照片叠加在一起可以做成动画,可以揭示更多场景细节。比如在一张战场图片中你可以完全聚焦附近的战友,沿着枪筒的方向,越过障碍物,看到街道另一侧敌军的眼神。

此外还有其他的应用:
你完全可以把两个全光相机放在一起,做出迷人的3D图像。
并且理论上你可以通过全光相机镜头制作视频(这可能会增加计算量),这会带来更多电影特效,让《黑客帝国》看上去像是一场维多利亚时代的魔灯秀。

这就是Lytro激动人心之处。并且,这家公司打算今年推出自己的照相机,而不是从佳能和尼康等大公司那里获得专利许可。

但是你无法给全光成像注册商标,而很可能像James Dyson发明的真空吸尘器改变传统吸尘器行业那样,Lytro系统也会推动其它公司开发类似的技术。这的确很有可能,因为Ng在2005年发表的论文中称“这是一种对现有数码相机的简单光学修改,它允许光传感器对相机内光场进行取样。这种改变会被存档,无需改变相机的外部操作。”

尽管如此,Lytro或许已经彻底改变了照片。

Lytro相片实际效果和对创始人Ng的采访请移步至
这里

来源:
Fastcompany 配图:斯坦福2005年研究论文

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