看懂光場相機原理

什麼是光場?光場是空間中任意點發出的任一方向的光的集合,在3D空間中任意一束光可以用5個參數定義,包含位置坐標x,y,z、和方向坐標角θ,φ。光場也是成像科學的核心概念,光場可完整定義出一個場景,紀錄光線在場景空間中的每個點,比起普通照片可獲得更強大的數據資料。

▲光場示意圖。

 

光場相機簡單來說可將所有可見影像的光線全部收入,普通相機透過鏡頭聚焦光線,反射到感光元件上,因此只是記錄一束光線,拍出只有一個焦點;光場相機則是基於光場理論,當同一物體從不同視角進行觀測後,可計算出新的視角成像。

▲傳統相機只能記錄一束光線,紀錄一個平面。

 

光場相機重點有幾個:

  1. 首先是由微型鏡片集合而成的顯微鏡頭陣列,控制光線顯示每個景物的景深,顯微鏡頭陣列中每個鏡頭會各別記錄色彩、密度與光的方向,也必須使用特製的感光元件接受這些鏡頭的資訊。
  2. 接著再透過電腦運算調整出不同對焦點的照片,也就是我們所說的對焦動作,甚至還能模擬出不同光圈的景深程度。Lytro創辦人兼執行長Ren Ng表示光場相機就像多軌錄音,分別錄下各音軌,再後製混音時可分別調整音量、效果。


▲光場相機可記錄整個光場,並透過後製調整不同對焦距離的畫面。

▲另外一個光場相機示意圖,此圖為傳統相機只能記錄一個對焦距離,其他成像都是模糊的。

▲光場相機透過顯微鏡頭陣列,紀錄每個對焦距離的清楚成像。

光場相機有9萬個鏡頭

Adobe當時展示的光場相機是以19個透鏡組成鏡頭陣列,拍攝一次會獲得19個不同對焦距離的照片,再經過Adobe軟體在19張照片之間以圖像無縫連接,做成3維的模擬照片,並可切換不同對焦點。Lytro推出的光場相機則是使用9萬個微型鏡片組成顯微鏡頭陣列,並透過特殊設計的光場感光元件記錄整個光場;記錄整個畫面的光場數值後,同樣會經過複雜的軟體運算轉換為無縫3維影像,也能把不同的對焦距離再次演算成照片。


▲Adobe展示的光場相機(圖片來源:core77

延伸閱讀

黑色幽默:全新 Canon旗鑑機 王 EOS-0 正式發表?

CHOBi CAM ONE :我是史上 最小 的數位相機

PrintBrush 才是正港的即拍即印大師

iPad 也要 校色 ? 免費 SpyderGallery 還你隨身真色彩

Sony 宣布 Alpha DSLR 將全面使用 半透明反光鏡

資料、圖片來源:lytro