Компьютерная фотография сможет "видеть сквозь толпу"
Компания Pelican разработала камеру, которая позволяет навести фокус на два объекта одновременно Эти идеи звучат удивительно, но могут стать реальностью, если разработчикам компьютерной фотографии (КФ) удастся осуществить свой замысел. В отличие от обычной цифровой фотографии, которая фиксирует простое двумерное изображение, КФ строит картинку на основе значительно большего количества данных. Она не имитирует работу человеческого глаза, а опирается на возможности программного обеспечения. Калифорнийская компания Pelican Imaging - один из пионеров этой технологии. Толщина камера Pelican - менее 3 мм, то есть она тоньше, чем большинство современных телефонных камер Сейчас стартап разрабатывает инновационную камеру для телефонов. Она содержит 16 линз, каждая из которых связана с сенсором синего, красного или зеленого цвета. Данные из этих сенсоров сводит вместе и обрабатывает специальная микросхема. "В итоге вы получаете стандартное JPEG-изображения с картой глубины, которая позволяет определить грани всех объектов до последнего волоса", - рассказал BBC исполнительный директор фирмы Кристофер Пикетт. На основе этой информации специальное приложение, установленное на телефоне, дает вам возможность уже после съемки настроить, на чем будет сфокусирован снимок. К тому же, на одном кадре можно выбрать даже несколько точек фокусировки - неслыханная для обычной камеры вещь. Например, фотографируя человека на фоне статуи Свободы, вы можете сделать лицо своей модели и монумент четкими, а все остальное размытым. "Наша фотокамера не фокусируется, а потому в ней нет движущихся деталей. Поэтому первый снимок делается очень быстро, - добавляет Пикетт. - К тому же, вы никогда не промахнетесь с резкостью - изображение всегда будет идеально четким". Другая компания, Lytro, уже продает пленоптическую камеру с похожими функциями. Но в Pelican считают, что если их разработка будет достаточно компактной, чтобы поместиться в телефон, это будет их большим преимуществом. Движущиеся объекты на заднем плане - не по зубам этому смартфону с функцией HDR-съемки Pelican уже получил инвестиции от Nokia, поэтому, наверное, финская компания будет одной из первых, кто интегрирует компьютерную камеру в свои смартфоны. Это может произойти в следующем году. Сейчас познакомиться с КФ можно на примере HDR-фотографии - снимков с широким диапазоном яркости. Это технология, когда объект фотографируют несколько раз с разной экспозицией, а затем полученные снимки сводят в одно изображение на компьютере. В результате на HDR-фото светлые участки получаются не засвеченными, а темные - не затемненными. Однако если объект находится в движении, HDR может и не сработать. Пользователи часто жалуются, что движущиеся объекты на заднем плане HDR-фото выглядят так, будто распадаются на куски. Одно из решений этой проблемы, на которое сделал ставку производитель микросхем Nvidia, - усилить мощность процессора, чтобы сократить интервал между снимками. Но если появится альтернативная технология, где надо делать только одно фото - будущее, наверное, будет за ней. "Представьте себе сенсор с пикселями, которые имеют разную чувствительность, - объясняет профессор Шри Наяр, председатель Лаборатории компьютерного видения Колумбийского университета. - Некоторые лучше воспринимают тускло освещенные объекты, некоторые - ярко освещенные. Для декодирования полученных изображений нужно применить определенные алгоритмы , но таким образом можно получить картинку с широчайшим диапазоном яркости и цвета - значительно больше, чем может воспринять человеческий глаз". Если нынешняя технология HDR выйдет из моды, для серийной съемки в паре с компьютерной обработкой найдутся и другие применения. В прошлом году американские исследователи продемонстрировали интересный прием: махая компактной камерой вокруг объекта, фотограф сделал несколько сотен его фотографий. Далее на основе этих снимков компьютер создал карту светового поля, что позволило фотографу увидеть объект с разных сторон и выбрать нужный ракурс уже после съемки. Еще один метод - компьютерная обработка двух фото, сделанных со вспышкой и без с минимальным интервалом. "С их помощью можно увидеть, где лежат тени", - объясняет доктор Мартин Тернер, эксперт по компьютерному видению из Манчестерского университета. Microsoft уже запатентовала эту идею. В компании утверждают, что это ноу-хау позволит улучшить цветной баланс фотографий, избавиться от эффекта красных глаз и резких теней, образующихся от вспышки. В итоге вы получите фото, которое кажется умеренно освещенным, на котором хорошо видны все детали и нет "шума". С вычислительной фотографией много экспериментируют в Стэнфордском университете: например, здесь придумали способ "видеть" сквозь деревья или толпы. Поставив десятки камер в разных местах и обработав полученные данные, исследователи добились максимального размывания объектов, заслоняющих нужный. Эти лишние объекты становятся как бы прозрачными. Разработчики говорят, что эту технологию можно использовать, в том числе, в системах наблюдения. "Чтобы создать этот комплекс камер, им понадобилось 2 миллиона долларов, а чтобы управлять им - команда аспирантов, - говорит профессор Джек Тамблин, эксперт по компьютерной фотографии Северо-Западного университета, неподалеку от Чикаго. - Это прекрасная лабораторная разработка, но не слишком практичная". Профессор Тамблин сейчас работает над бюджетной версии этой системы, для которой достаточно одной камеры. Цель профессора Тамблина - бесследно удалить лишние объекты с фотографии Он верит, что если сделать много снимков с разных позиций, зафиксировав точное расположение камеры на момент каждого снимка, то компьютер сможет удалить с конечной фотографии нежелательные объекты. Проблема лишь в том, что, чтобы эта технология сработала, объект не должен двигаться. Наверное, наибольший потенциал компьютерной фотографии - не в зрелищных эффектах, а в том, чтобы довести до совершенства обычные двумерные изображения. Во время каждого из серии снимков сенсор камеры Hasselblad несколько смещается Одно из направлений исследований в этой сфере - это проблема, как создать высококачественное изображение без помощи профессионального объектива с несколькими линзами. Идея заключается в том, чтобы перестать бороться с недостатками изображения, попадающего на датчик, а вместо этого - проанализировать, что это за недостатки и как их исправить с помощью программного обеспечения. Еще один метод - сделать серию быстрых снимков, каждый раз смещая датчик на полпикселя, и на основе полученной информации создать изображение "с супер-разрешением". Компания Hasselbad уже использует эту технологию в одной из своих камер премиум-класса: ее 50-мегапиксельный сенсор позволяет получить 200-мегапиксельные фото. Кроме того, некоторые считают, что проблему дрожащих рук можно решить, создав гибридное устройство, которое одновременно снимает обычное фото и высокоскоростное видео. "Цель этой технологии - точно измерить, как была размыта фотография, - объясняет профессор Тамблин. - Если видео фокусируется на каком-то ярком пятне, с помощью этого можно проследить траекторию движения камеры. Следовательно можно будет исправить размытость, которая появилась из-за того , что у вас задрожали руки".
Представьте фотоаппарат, способный смотреть сквозь толпу; смартфон, который фотографирует не хуже, чем камера с дорогим объективом; программу, которая позволяет выбрать ракурс уже после того, как сделан снимок.