Fotografia de campo claro: o que é e como funciona?

A fotografia de campo claro existe há muito tempo. O primeiro dispositivo de campo de luz analógico foi inventado em 1908 por Gabriel Lippmann, que acabou ganhando o Prêmio Nobel por seu trabalho em fotografia colorida.

A fotografia de campo de luz é fascinante, pois permite que você mova o plano de foco de uma imagem depois que uma imagem já foi tirada, o que é impossível na fotografia normal.

Então, como funciona a fotografia de campo de luz? Este artigo ensinará tudo o que você precisa saber.

O que é fotografia de campo claro?

A fotografia normal funciona de forma muito semelhante ao olho humano. Você focaliza com a câmera e o sensor captura uma imagem bidimensional do espaço tridimensional, com uma “fatia” desse espaço em foco. Tudo na frente ou atrás da área focada está embaçado e fora de foco. Isso ocorre porque um sensor normal captura informações apenas sobre a intensidade da luz.

O campo de luz se refere à totalidade de todos os raios de luz (cada fóton) em uma cena. Os raios de luz que constituem o campo de luz são definidos pela função plenótica (é por isso que as câmeras de campo de luz também são chamadas de câmeras plenópticas). A função plenótica descreve um raio de luz em cinco dimensões: suas coordenadas no espaço 3D (X, Y, `) e sua direção no espaço 2D (dois ângulos).

A fotografia de campo de luz captura informações do campo de luz em uma cena específica, incluindo tanto a intensidade da luz quanto a direção dos raios de luz (de acordo com o plenóptico função).

A fotografia com campo de luz é muito diferente da fotografia convencional. Ele permite que você capture uma imagem tridimensional e escolha onde o foco estará após o fato. Usando vários sensores, tanto a luz de entrada quanto a direção dos raios de luz podem ser capturadas.

Como funciona a fotografia de campo claro?

Conforme mencionado, uma câmera de campo de luz captura todas as informações sobre o campo de luz na frente da câmera. Essas informações incluem a intensidade, cor e direção da luz. Por causa disso, é possível determinar matematicamente de onde cada raio de luz emanou antes de atingir o sensor. Isso significa que um modelo tridimensional da cena pode ser construído.

Existem várias técnicas para capturar um campo de luz, por exemplo:

• Usando uma única câmera para capturar informações sobre uma cena de vários ângulos. Este método produz uma seleção de muitas imagens.
• Matrizes de várias câmeras. Normalmente, eles apresentam dezenas de sensores em uma ampla gama, cada um capturando informações sobre uma cena de um ângulo ligeiramente diferente. Este método também produz muitas imagens de uma vez.
• Matrizes de microlentes. Ter um conjunto de centenas de microlentes na frente de um único sensor de câmera digital permite que as informações do campo de luz sejam capturadas. Isso produz uma imagem composta por centenas de subimagens.

Cada imagem ou sub-imagem difere ao capturar os raios de luz que se originaram em locais ligeiramente diferentes no espaço. Como cada pixel mostrará uma cena ligeiramente diferente, as informações sobre o ângulo do raio de luz são registradas. Isso torna possível calcular a distância de cada objeto da câmera e a posição na cena e, finalmente, desenvolver um modelo 3D da cena.

Aplicações da Fotografia de Campo de Luz

Existem vários usos para a fotografia de campo claro que podem ser incrivelmente úteis. Como todas as informações sobre o campo de luz de uma cena são registradas, é possível processar imagens de campo de luz de muitas maneiras que não são possíveis na fotografia normal.

Ponto Focal Personalizado

O recurso mais conhecido da fotografia de campo de luz é a capacidade de alterar o ponto de foco depois que a imagem é tirada. Isso ocorre porque as informações capturadas pela câmera incluem o foco em cada significado de distância que com software sofisticado é possível escolher qualquer distância para ser o ponto focal no cena.

Profundidade de campo variável

Da mesma forma que o foco, devido à natureza das informações registradas, é possível processar imagens com “abertura sintética”. A abertura é o diâmetro da abertura em uma lente e determina a profundidade de campo (como o primeiro plano e o fundo estão fora de foco) em uma imagem.

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Como uma imagem de campo de luz inclui informações em todas as distâncias de foco possíveis, é possível crie imagens com a menor profundidade de campo possível (apenas uma seção muito pequena está em foco). Também é possível criar uma imagem com profundidade de campo infinita, onde tudo na imagem está em foco.

Efeito de paralaxe

Dependendo da forma como o campo de luz é capturado, é possível produzir ângulos de visão ligeiramente diferentes da cena. Isso depende do diâmetro ou largura do sistema usado para tirar a imagem. Quanto mais amplo for o sistema de lentes, mais luz será capturada de ângulos mais amplos.

Depois que a imagem é tirada, é possível mudar a perspectiva da imagem um pouco, como se você estivesse movendo sua cabeça na cena real. Isso é conhecido como efeito de paralaxe. Usando o efeito de paralaxe, também é possível reconstruir uma imagem 3D.

Calcular distâncias

Dependendo da sensibilidade do sistema de fotografia de campo de luz e de quão conhecidas são suas propriedades ópticas, é possível calcular a distância da lente aos objetos em uma cena. Uma das principais aplicações disso seria em microscopia, onde é útil medir com precisão o tamanho de amostras sintéticas ou biológicas.

Alterar as condições de iluminação

Como tantas informações sobre a profundidade da cena são registradas na fotografia de campo de luz, é possível com o software de pós-processamento reconstruir com precisão a iluminação em uma cena. Como o software conhece as posições relativas de todos os objetos em uma imagem, ele pode calcular de forma convincente onde as sombras cairiam.

Realidade virtual

A fotografia de campo de luz pode mude a produção de filmes e a RV para sempre. Isso ocorre porque a fotografia de campo de luz pode ser usada para criar RV da vida real. O Google desenvolveu exemplos sobre isso que podem ser vistos em Vapor.

Usando uma série de câmeras giratórias de 16 GoPros, eles capturaram milhares de imagens que gravaram todas as informações do campo de luz em um espaço 3D. Eles foram então capazes de criar uma experiência de realidade virtual tridimensional com seis graus de liberdade.

As câmeras de campo de luz são o futuro da fotografia?

Em 2012, a primeira câmera de campo de luz do mercado de consumo foi lançado pela empresa Lytro. Essa câmera tinha resolução de um megapixel com abertura constante de F / 2 e era vendida por US $ 400 a US $ 500. Desde então, muito poucas câmeras de campo de luz direcionadas ao consumidor chegaram ao mercado.

A falta de resolução e qualidade de imagem significava que as câmeras de campo de luz simplesmente não decolaram no mercado de consumo como as DSLRs. Na verdade, muitos dos usos da tecnologia de campo leve ainda estão em desenvolvimento.

Mas há um motivo pelo qual o Google (e agora a Apple) estão investindo nessa tecnologia, e seu uso na criação de experiências de usuário 3D para RV é apenas um exemplo!

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