Как един учен промени коренно снимането със смартфон

Смартфоните промениха фундаментално фотографията, като позволиха на хора без умения в областта да правят напълно приемливи снимки. И това се дължи до голяма степен на технология на име изчислителна фотография, която използва интелигентно сензора за изображения, така че сенките и светлите части да са видими в един и същи кадър.

В скорошна статия в Columbia News професор Шри Наяр, ръководител на Columbia Imaging and Vision Laboratory, обяснява как в края на 90-те години на миналия век той и неговият екип са искали да проучат дали могат да проектират фотоапарати, които да се доближават до улавянето на всички детайли от реалния визуален свят по-добре от традиционните фотоапарати и дори по-добре от нашите очи.

Откакто е изобретена фотографията, едно от основните предизвикателства е балансът на експозицията – заснемането на сцени, които съдържат както светли, така и тъмни области. Традиционните камери винаги са принуждавали фотографите да избират между запазване на ярките зони или запазване на детайлите в сенките. Пробивът на Наяр, разработен съвместно с изследователя от Sony Томоо Мицунага, предлага елегантно решение.

Техният дизайн използвал сензор за изображения, съдържащ т.нар. подбрани пиксели (assorted pixels), което означава, че съседните пиксели в дадена област са били изложени на светлина по различен начин. Когато един пиксел е недоекспониран или преекспониран, алгоритъм може да анализира съседните пиксели, за да определи правилния цвят и яркост за тази област. Резултатът е детайлно изображение, което запазва информацията в целия диапазон от тонове.

Ключовата иновация тук е, че това работи с еднократна експозиция. По-ранните HDR методи изискваха да се направят няколко снимки с различна експозиция и след това да се комбинират – процес, който често водеше до размазване на движението или появата на „призраци“ в кадрите поради изминалото време между тях. Чрез едновременното запазване на цялата информация за експозицията подходът на Наяр елиминира тези проблеми.

Sony разпознава потенциала на технологията и я комерсиализира като я интегрира в своите чипове за изображения. Тези сензори се използват в милиарди смартфони, но освен това могат да се открият и в таблети и камери за сигурност. Повсеместното разпространение на технологията означава, че повечето хора се възползват от нея ежедневно, без да го осъзнават.

През последните години Наяр и неговият екип са разширили концепцията за подбрани пиксели, за да проектират сензори, способни да улавят по-богати цветови данни и дори да идентифицират свойствата на материалите, като например дали дадена повърхност е от метал, пластмаса или плат. Той очаква тези постижения да се появят в потребителските продукти в близко бъдеще.

Напоследък Наяр и неговият екип са развили идеята за разнообразни пиксели, за да проектират сензори, които създават изображения, разкриващи по-богата цветова информация за всеки пиксел, и дори да определят от какъв материал е направена съответната точка в сцената – пластмаса, метал и т.н. Той очаква това развитие на идеята му да намери приложение в потребителските продукти през следващите години.

Източник: Columbia News