大家的(de)機器里都有很(hen)多(duo)(duo)這(zhe)(zhe)樣的(de)“經(jing)典”照(zhao)片(pian),跑(pao)焦(jiao)了(le)。很(hen)多(duo)(duo)都是有紀念意義的(de)照(zhao)片(pian),尤其是那些外出旅(lv)游不會購物不會游泳的(de)人來(lai)說太(tai)“痛苦”了(le)。多(duo)(duo)希(xi)望是這(zhe)(zhe)樣的(de):
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這樣多好,海邊沒白去,回去還能做成游記給熟悉的人顯擺。
但目前無論你(ni)是手機(ji)、卡(ka)片機(ji)、單反還是攝(she)像(xiang)機(ji),都不(bu)能解決這個問題,如果跑焦,就(jiu)只能認(ren)命了。
上(shang)世紀90年代,美國(guo)斯坦福大(da)學的Marc Levoy開(kai)始(shi)進行“全光(guang)(guang)(guang)場(chang)攝(she)影”的研究。所謂光(guang)(guang)(guang)場(chang)就是空間(jian)每(mei)一(yi)(yi)點(dian)所有方(fang)向(xiang)光(guang)(guang)(guang)線(xian)(xian)的總(zong)和,它不僅包括顏色、光(guang)(guang)(guang)強等信(xin)(xin)息(xi),還包括光(guang)(guang)(guang)線(xian)(xian)的方(fang)向(xiang)信(xin)(xin)息(xi)。光(guang)(guang)(guang)場(chang)可(ke)以看作是對攝(she)影場(chang)景(jing)的完整描述,場(chang)景(jing)中任何物體的每(mei)一(yi)(yi)個角(jiao)落都是一(yi)(yi)個不同的焦(jiao)點(dian)。如果能夠(gou)把光(guang)(guang)(guang)場(chang)信(xin)(xin)息(xi)完整地記錄下(xia)來,就可(ke)以獲得在拍(pai)(pai)照后任意(yi)調整焦(jiao)點(dian)的能力(li)。先(xian)拍(pai)(pai)攝(she)再對焦(jiao),跑(pao)焦(jiao)問題(ti)解決了。
挺好(hao)!稍等,下頁圖(tu)為斯(si)坦(tan)福大學(xue)為設備,100臺(tai)相機,它們可以在(zai)不(bu)同(tong)角度拍攝同(tong)一(yi)個場景,盡可能地收集光場的所有信息。好(hao)是好(hao)!但,這種“大家(jia)伙(huo)”顯然不(bu)適合家(jia)用,你(ni)不(bu)能把它帶到海邊去。
二十一(yi)世(shi)紀,有(you)一(yi)家(jia)創業公司Lytro,試圖把全光場(chang)攝(she)影的(de)(de)(de)能(neng)力放進口(kou)袋里(li)。這家(jia)公司的(de)(de)(de)CEO和創始人Ren Ng博(bo)士(shi)(shi)畢業于斯坦福大學,在(zai)博(bo)士(shi)(shi)期(qi)間就(jiu)與Marc Levoy一(yi)起從事全光場(chang)攝(she)影的(de)(de)(de)研究工作(zuo)。2007年,他(ta)的(de)(de)(de)以全光場(chang)攝(she)影為主題(ti)的(de)(de)(de)博(bo)士(shi)(shi)論文獲(huo)得了美(mei)國(guo)計算機學會最優博(bo)士(shi)(shi)論文獎,在(zai)這篇論文中,他(ta)詳細(xi)描述了家(jia)用級全光場(chang)數(shu)碼相機的(de)(de)(de)硬件、軟(ruan)件問題(ti)及(ji)其解決方案。
大體來(lai)說,全光(guang)(guang)(guang)場數碼相機(ji)和(he)普通相機(ji)在硬(ying)件上的(de)最大不同,在于在光(guang)(guang)(guang)電感應器件和(he)鏡(jing)頭(tou)之間,多了一層(ceng)微型透(tou)(tou)鏡(jing)陣列(lie)(Lytro的(de)第一個產品宣稱是(shi)9萬(wan)個)。這層(ceng)透(tou)(tou)鏡(jing)陣列(lie)像是(shi)昆蟲的(de)復眼,每個透(tou)(tou)鏡(jing)都(dou)會(hui)覆蓋幾個光(guang)(guang)(guang)電感應像素,在這些像素上存儲場景的(de)光(guang)(guang)(guang)線(xian)方向信(xin)息(xi)。
在(zai)軟件(jian)方(fang)(fang)面,則需(xu)要(yao)用到一些數學方(fang)(fang)法(fa)來(lai)生成(cheng)具有(you)指定焦(jiao)點的圖(tu)(tu)片。在(zai)記錄(lu)下全部光場信(xin)(xin)息(xi)時(shi),原始信(xin)(xin)息(xi)中(zhong)會包含(han)大量不同(tong)方(fang)(fang)向的光信(xin)(xin)號,它們(men)疊加在(zai)一起,無法(fa)直接輸出成(cheng)圖(tu)(tu)片。Ng提出了(le)利用傅立葉變換把不同(tong)的信(xin)(xin)號分解開(kai),再(zai)根據使(shi)用者的需(xu)要(yao)重新組合(he)的方(fang)(fang)法(fa),這種名為“傅立葉切片攝影”的后(hou)期(qi)處理(li)方(fang)(fang)式能(neng)夠合(he)成(cheng)出聚(ju)焦(jiao)于任意(yi)一點的照片。
2012年,Lytro了發布下(xia)圖(tu)所示(shi)的(de)(de)這(zhe)款(kuan) 1,100萬像素的(de)(de)光(guang)場相機(ji),相機(ji)有8GB和16GB兩(liang)個版本,具備陽(yang)極電鍍的(de)(de)鋁(lv)制外殼(ke)、f/2的(de)(de)大光(guang)圈鏡頭與 8倍(bei)的(de)(de)變焦能力,通過光(guang)場技術的(de)(de)應用,在使(shi)用該相機(ji)拍照(zhao)的(de)(de)時(shi)候只需要(yao)構(gou)圖(tu)即可,不需要(yao)對(dui)焦,因(yin)為對(dui)焦可以(yi)在拍照(zhao)完成后在電腦上(shang)完成。
《福布斯(si)》雜志稱,這是(shi)攝(she)影術(shu)的(de)巨大革命(ming),甚至可能是(shi)從膠片攝(she)影轉為數碼攝(she)影之后最大的(de)革命(ming)。而這類相(xiang)(xiang)機(ji)將成為抓(zhua)拍(pai)(pai)(pai)利器(qi):無(wu)論抓(zhua)拍(pai)(pai)(pai)的(de)照片模糊與否,只要(yao)在(zai)相(xiang)(xiang)機(ji)的(de)焦距(ju)范圍內(nei),對焦點(dian)可以在(zai)拍(pai)(pai)(pai)完之后隨意選擇,因為相(xiang)(xiang)機(ji)在(zai)拍(pai)(pai)(pai)照的(de)時(shi)候(hou)就(jiu)把焦距(ju)范圍內(nei)所有(you)光(guang)學(xue)信息(xi)都記錄在(zai)內(nei)了(le)。此外,該(gai)款相(xiang)(xiang)機(ji)即(ji)使在(zai)弱光(guang)條件下也(ye)無(wu)需使用(yong)閃光(guang)燈即(ji)可正(zheng)常(chang)拍(pai)(pai)(pai)攝(she)。毫無(wu)疑問(wen),Lytro相(xiang)(xiang)機(ji)徹底解決了(le)困擾攝(she)影者的(de)對焦問(wen)題(ti),該(gai)款相(xiang)(xiang)機(ji)能夠(gou)(gou)讓照片拍(pai)(pai)(pai)攝(she)的(de)成功率更(geng)高(gao),而且通過對焦點(dian)的(de)變(bian)換使得同一張照片能夠(gou)(gou)獲得多種不同效(xiao)果。
假(jia)如視(shi)頻監控上加入這(zhe)樣的(de)陣列相(xiang)機,會發生(sheng)什么樣的(de)情況?
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這樣的照(zhao)片,多牛的智能算法都找不(bu)出來。
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這樣就(jiu)容(rong)易多(duo)了。另外(wai)的(de)好處就(jiu)是,其(qi)在弱光下(xia)表現很(hen)好,對(dui)周邊(bian)環境的(de)配套要求(qiu)就(jiu)會降下(xia)來;由(you)于其(qi)記錄的(de)信息很(hen)多(duo),為智能算法以及后端的(de)大數據挖掘提(ti)供(gong)了更(geng)多(duo)有價值的(de)參考值,各種識別(bie)準確率更(geng)高,能衍生出很(hen)多(duo)有特色的(de)業務(wu)。
當然,要應用上去(qu)還有很多問題(ti),如硬件接口、硬件成本、數據格式、存(cun)儲容(rong)量(liang)、計(ji)算性(xing)能等問題(ti),但大勢所趨,這些問題(ti)總(zong)是有解(jie)決辦法的(de)。(具(ju)體就不描述了)。
2013年(nian),Nokia和高通投(tou)資了(le)一(yi)個叫Pelican Imaging的(de)公司(si),其開(kai)發的(de)攝(she)像頭采用了(le)突破(po)性(xing)光(guang)場陣列(lie)式技(ji)術,內置(zhi)了(le)16個復眼式微(wei)型感光(guang)攝(she)像頭,具(ju)備無限(xian)景深和后期對焦能(neng)力(li),而且(qie)還(huan)能(neng)作為(wei)3D打印建模工具(ju)使用,具(ju)有改變(bian)傳(chuan)統成像技(ji)術的(de)巨大潛力(li)。
試問,手機上都(dou)有(you)了,離視(shi)頻(pin)監(jian)控還遠(yuan)嗎(ma)?