Chụp ảnh tính toán đã sẵn sàng để chụp cận cảnh

Hơn 87 triệu người Mỹ đã đi du lịch quốc tế vào năm 2017, một con số kỷ lục theo Văn phòng Du lịch và Du lịch Quốc gia Hoa Kỳ. Nếu bạn nằm trong số đó, có lẽ bạn đã ghé thăm một điểm đến như Stonehenge, Taj Mahal, Vịnh Hạ Long hoặc Vạn Lý Trường Thành của Trung Quốc. Và bạn có thể đã sử dụng điện thoại của mình để chụp ảnh toàn cảnh, thậm chí có thể tự xoay tròn mọi lúc bằng điện thoại để chụp cảnh quan siêu rộng, 360 độ.

Nếu bạn đã thành công, có nghĩa là không có các phần bị sai lệch, họa tiết hoặc thay đổi màu sắc thì bạn đã trải nghiệm một ví dụ đơn giản nhưng hiệu quả của nhiếp ảnh tính toán. Nhưng trong vài năm qua, nhiếp ảnh tính toán đã mở rộng ra ngoài việc sử dụng hẹp như vậy. Nó không chỉ có thể cho chúng ta một góc nhìn khác về nhiếp ảnh mà còn thay đổi cách chúng ta nhìn thế giới của chúng ta.

Nhiếp ảnh tính toán là gì?

Marc Levoy, giáo sư khoa học máy tính (danh dự) tại Đại học Stanford, kỹ sư chính của Google, và là một trong những người tiên phong trong lĩnh vực mới nổi này, đã định nghĩa nhiếp ảnh tính toán là một loạt các "kỹ thuật hình ảnh tính toán giúp tăng cường hoặc mở rộng khả năng của nhiếp ảnh kỹ thuật số đầu ra là một bức ảnh bình thường, nhưng không thể chụp được bằng máy ảnh truyền thống. "

Theo Josh Haftel, giám đốc sản phẩm chính của Adobe, việc thêm các yếu tố tính toán vào nhiếp ảnh truyền thống cho phép tạo ra những cơ hội mới, đặc biệt đối với các công ty hình ảnh và phần mềm: "Cách tôi nhìn thấy nhiếp ảnh tính toán là nó cho chúng tôi cơ hội để thực hiện hai điều. chúng là để thử và khắc phục rất nhiều hạn chế vật lý tồn tại trong máy ảnh di động. "

Lấy một chiếc điện thoại thông minh để mô phỏng độ sâu trường ảnh nông (DOF) của một hình ảnh chuyên nghiệp, vì nó tách biệt chủ thể khỏi hậu cảnh là một ví dụ điển hình. Điều khiến máy ảnh trên một thiết bị rất mỏng, như điện thoại, không thể chụp ảnh với DOF nông là các định luật vật lý.

"Bạn không thể có Nông cạn Độ sâu trường ảnh với một cảm biến thực sự nhỏ ", Haftel nói. Nhưng một cảm biến lớn đòi hỏi một ống kính lớn. Và vì hầu hết mọi người muốn điện thoại của họ là siêu mỏng, một cảm biến lớn kết hợp với một ống kính lớn, cồng kềnh không phải là một lựa chọn., điện thoại được chế tạo với ống kính một tiêu cự nhỏ và cảm biến nhỏ, tạo ra độ sâu trường ảnh lớn giúp hiển thị tất cả các đối tượng gần và xa trong tiêu cự sắc nét.

Haftel cho biết các nhà sản xuất điện thoại thông minh và máy ảnh đơn giản có thể bù đắp cho điều này bằng cách sử dụng nhiếp ảnh tính toán để "gian lận bằng cách mô phỏng hiệu ứng theo cách đánh lừa thị giác". Do đó, các thuật toán được sử dụng để xác định những gì được coi là nền và những gì được coi là một chủ đề nền trước. Sau đó, máy ảnh mô phỏng một DOF nông bằng cách làm mờ hậu cảnh.

Cách thứ hai Haftel nói rằng nhiếp ảnh tính toán có thể được sử dụng là sử dụng các quy trình và kỹ thuật mới để giúp các nhiếp ảnh gia thực hiện những điều không thể sử dụng bằng các công cụ truyền thống. Haftel chỉ vào HDR (dải động cao) làm ví dụ.

"HDR là khả năng chụp nhiều ảnh đồng thời hoặc liên tiếp nhanh chóng, sau đó kết hợp chúng lại với nhau để khắc phục những hạn chế về khả năng tự nhiên của cảm biến." Về hiệu quả, HDR, đặc biệt là trên các thiết bị di động, có thể mở rộng phạm vi âm vượt ra ngoài những gì cảm biến hình ảnh có thể chụp tự nhiên, cho phép bạn chụp được nhiều chi tiết hơn trong các điểm sáng nhất và bóng tối nhất.

Khi nhiếp ảnh tính toán rơi ngắn

Không phải tất cả các triển khai của nhiếp ảnh tính toán đã thành công. Hai nỗ lực táo bạo là máy ảnh Lytro và Light L16: Thay vì pha trộn các tính năng ảnh truyền thống và tính toán (như iPhone, điện thoại Android và một số máy ảnh độc lập), Lytro và Light L16 đã cố gắng chỉ tập trung vào chụp ảnh tính toán.

Thiết bị đầu tiên tung ra thị trường là máy ảnh trường ánh sáng Lytro, vào năm 2012, cho phép bạn điều chỉnh tiêu cự của ảnh sau khi bạn chụp ảnh. Nó đã làm điều này bằng cách ghi lại hướng ánh sáng đi vào camera, điều mà các máy ảnh truyền thống không làm được. Công nghệ này rất hấp dẫn, nhưng máy ảnh có vấn đề, bao gồm độ phân giải thấp và giao diện khó sử dụng.

Nó cũng có một trường hợp sử dụng khá hẹp. Như Dave Etchells, người sáng lập, nhà xuất bản và tổng biên tập của Imaging Resource chỉ ra: "Mặc dù có thể lấy nét sau khi thực tế là một tính năng thú vị, khẩu độ của máy ảnh rất nhỏ, bạn thực sự không thể phân biệt được khoảng cách trừ khi có một cái gì đó thực sự gần với máy ảnh. "

Ví dụ: giả sử bạn đang bắn một cầu thủ bóng chày tại một viên kim cương bóng chày địa phương. Bạn có thể chụp ảnh gần hàng rào và cũng có thể chụp người chơi qua hàng rào, ngay cả khi anh ta ở xa. Sau đó, bạn dễ dàng thay đổi trọng tâm từ hàng rào sang người chơi. Nhưng như Etchells chỉ ra, "Bạn có thường xuyên chụp một bức ảnh như vậy không?"

Một thiết bị gần đây hơn nhắm đến một máy ảnh tính toán độc lập là Light L16, một nỗ lực sản xuất một chiếc máy ảnh cầm tay mỏng, có chất lượng hình ảnh và hiệu suất ngang tầm với máy ảnh D-SLR hoặc máy ảnh không gương lật cao cấp. L16 được thiết kế với 16 mô-đun cảm biến và ống kính khác nhau trong một thân máy. Quyền lực phần mềm trên tàu sẽ xây dựng một hình ảnh từ các mô-đun khác nhau.

Etchells ban đầu rất ấn tượng với khái niệm Light L16. Nhưng như một sản phẩm thực tế, ông nói, "nó có nhiều vấn đề khác nhau."

Ví dụ: Ánh sáng, máy ảnh và công ty nhiếp ảnh sản xuất Light L16, tuyên bố rằng dữ liệu từ tất cả các cảm biến nhỏ đó sẽ tương đương với việc có một cảm biến lớn. "Họ cũng tuyên bố rằng đó sẽ là chất lượng D-SLR, " Etchells nói. Nhưng trong các thử nghiệm thực địa của họ, Imaging Resource nhận thấy rằng đây không phải là trường hợp.

Có những vấn đề khác, bao gồm cả những khu vực nhất định của bức ảnh có nhiễu quá mức, "ngay cả ở những vùng sáng của hình ảnh … Và thực tế không có dải động: Bóng tối chỉ được cắm ngay lập tức", Etchells nói, có nghĩa là chắc chắn các phần của ảnh, trong đó có các ảnh mẫu mà công ty đang sử dụng để quảng cáo cho camera, hầu như không có bất kỳ chi tiết nào trong bóng tối.

"Đó cũng chỉ là một thảm họa trong ánh sáng yếu", Etchells nói. "Nó chỉ không phải là một máy ảnh rất tốt, thời gian."

Cái gì tiếp theo?

Bất chấp những thiếu sót này, nhiều công ty đang tiến lên phía trước với những triển khai mới về nhiếp ảnh tính toán. Trong một số trường hợp, họ đang làm mờ ranh giới giữa những gì được coi là nhiếp ảnh và các loại phương tiện khác, chẳng hạn như video và VR (thực tế ảo).

Ví dụ: Google sẽ mở rộng ứng dụng Google Photos bằng AI (trí tuệ nhân tạo) cho các tính năng mới, bao gồm tô màu cho ảnh đen trắng. Microsoft đang sử dụng AI trong ứng dụng Pix cho iOS để người dùng có thể liên tục thêm danh thiếp vào LinkedIn. Facebook sẽ sớm đưa ra một tính năng Ảnh 3D, "đây là loại phương tiện mới cho phép mọi người ghi lại những khoảnh khắc 3D kịp thời bằng cách sử dụng điện thoại thông minh để chia sẻ trên Facebook." Và trong ứng dụng Lightroom của Adobe, các nhiếp ảnh gia thiết bị di động có thể sử dụng các tính năng HDR và ​​chụp ảnh ở định dạng tệp RAW.

Nhiếp ảnh VR và tính toán

Trong khi các thiết bị di động và thậm chí cả máy ảnh độc lập đang sử dụng chụp ảnh tính toán theo những cách hấp dẫn, thậm chí hơn trường hợp sử dụng mạnh mẽ đến từ thế giới của các nền tảng thực tế mở rộng, chẳng hạn như VR và AR (thực tế tăng cường). Đối với James George, CEO và đồng sáng lập của Scatter, một studio truyền thông nhập vai ở New York, nhiếp ảnh tính toán Là mở ra những cách mới cho các nghệ sĩ thể hiện tầm nhìn của họ.

"Tại Scatter, chúng tôi thấy nhiếp ảnh tính toán là cốt lõi cho phép công nghệ của các ngành sáng tạo mới mà chúng tôi đang cố gắng tiên phong … Thêm tính toán sau đó có thể bắt đầu tổng hợp và mô phỏng một số điều tương tự mà mắt chúng tôi làm với hình ảnh mà chúng tôi làm nhìn thấy trong bộ não của chúng ta, "George nói.

Về cơ bản, nó đi xuống trí thông minh. Chúng tôi sử dụng bộ não của mình để suy nghĩ và hiểu những hình ảnh mà chúng tôi cảm nhận được.

"Máy tính đang bắt đầu có thể nhìn ra thế giới và nhìn thấy mọi thứ và hiểu chúng là gì giống như chúng ta có thể, " George nói. Vì vậy, nhiếp ảnh tính toán là "một lớp tổng hợp và trí thông minh bổ sung vượt ra ngoài việc chụp thuần túy một bức ảnh nhưng thực sự bắt đầu mô phỏng trải nghiệm của con người về nhận thức một cái gì đó."

Cách Scatter sử dụng nhiếp ảnh tính toán được gọi là nhiếp ảnh thể tích, là phương pháp ghi lại một đối tượng từ nhiều góc nhìn khác nhau và sau đó sử dụng phần mềm để phân tích và tái tạo tất cả các quan điểm đó trong biểu diễn ba chiều. (Cả ảnh và video đều có thể là thể tích và xuất hiện dưới dạng hình ba chiều giống như 3D mà bạn có thể di chuyển trong trải nghiệm VR hoặc AR.) "Tôi đặc biệt quan tâm đến khả năng tái tạo mọi thứ theo cách không chỉ hai chiều, "George nói. "Trong trí nhớ của chúng tôi, nếu chúng tôi đi qua một không gian , chúng ta thực sự có thể nhớ lại không gian nơi mọi thứ có mối quan hệ với nhau. "

George nói rằng Scatter có thể trích xuất và tạo ra một đại diện của một không gian "hoàn toàn có thể điều hướng và tự do, theo cách bạn có thể di chuyển qua nó như một trò chơi video hoặc hình ba chiều. Đó là một phương tiện mới được tạo ra từ sự giao thoa giữa các trò chơi video và làm phim cho phép chụp ảnh tính toán và làm phim thể tích cho phép. "

Để giúp những người khác sản xuất VR bảo vệ thể tích, Scatter đã phát triển DepthKit, một ứng dụng phần mềm cho phép các nhà làm phim tận dụng cảm biến độ sâu từ các máy ảnh như Microsoft Kinect làm phụ kiện cho máy quay video HD. Khi làm như vậy, DepthKit, một CGI và phần mềm lai video, tạo ra các hình thức 3D giống như thật "phù hợp để phát lại thời gian thực trong thế giới ảo", George nói.

Scatter đã tạo ra một số trải nghiệm VR mạnh mẽ với DepthKit bằng cách sử dụng kỹ thuật chụp ảnh và quay phim tính toán. Vào năm 2014, George đã hợp tác với Jonathan Minard để tạo ra "Những đám mây", một bộ phim tài liệu khám phá nghệ thuật mã bao gồm một thành phần tương tác. Vào năm 2017, Scatter đã sản xuất một bộ chuyển thể VR dựa trên bộ phim Zero Days, sử dụng VR để cung cấp cho khán giả một góc nhìn độc đáo bên trong thế giới vô hình của cuộc chiến tranh mạng để nhìn mọi thứ từ góc nhìn của virus Stuxnet.

Một trong những dự án liên quan đến DepthKit mạnh mẽ nhất là "Terminal 3", một trải nghiệm thực tế gia tăng của nghệ sĩ người Pakistan Asad J. Malik, được công chiếu đầu năm nay tại liên hoan phim TriBeCa. Trải nghiệm này cho phép bạn hầu như bước vào đôi giày của một sĩ quan tuần tra biên giới Hoa Kỳ thông qua Microsoft HoloLens và thẩm vấn một hình ba chiều thể tích 3D giống như ma của một người có vẻ là người Hồi giáo (có sáu nhân vật bạn có thể phỏng vấn).

"Asad là một người Pakistan di cư sang Mỹ để học đại học và có một số trải nghiệm khá tiêu cực khi bị thẩm vấn về lý lịch và lý do anh ta ở đó. Bị sốc bởi kinh nghiệm đó, anh ta đã tạo ra 'Terminal 3'", George nói.

Một trong những chìa khóa cho điều khiến trải nghiệm trở nên hấp dẫn là nhóm của Malik tại 1RIC, studio thực tế gia tăng của anh, đã sử dụng DepthKit để biến video thành hình ba chiều thể tích, sau đó có thể được nhập vào các công cụ trò chơi video thời gian thực như Unity hoặc 3D các công cụ đồ họa như Maya và Rạp chiếu phim 4D. Bằng cách thêm dữ liệu cảm biến độ sâu từ Kinect vào video D-SLR để định vị chính xác hình ba chiều trong không gian ảo AR, phần mềm DepthKit biến video thành tính toán video. Một bàn cờ đen trắng được sử dụng để hiệu chỉnh D-SLR và Kinect cùng nhau, sau đó cả hai máy ảnh có thể được sử dụng đồng thời để chụp ảnh và video thể tích.

• 10 mẹo nhanh để khắc phục ảnh xấu của bạn 10 mẹo nhanh để khắc phục ảnh xấu của bạn
• 10 mẹo chụp ảnh kỹ thuật số vượt cơ bản 10 Mẹo chụp ảnh kỹ thuật số vượt cơ bản
• 10 mẹo và thủ thuật dễ dàng cho hình ảnh điện thoại thông minh tốt hơn 10 mẹo và mẹo dễ dàng để có hình ảnh điện thoại thông minh tốt hơn

Vì những trải nghiệm AR được tạo bằng DepthKit tương tự như cách trò chơi video hoạt động, một trải nghiệm như "Terminal 3" có thể tạo ra hiệu ứng tương tác mạnh mẽ. Ví dụ, George nói Malik cho phép hình ba chiều thay đổi hình thức khi bạn thẩm vấn họ: Nếu trong quá trình thẩm vấn, các câu hỏi của bạn trở nên bị buộc tội, hình ba chiều sẽ phi vật chất hóa và xuất hiện ít người hơn. "Nhưng khi bạn bắt đầu gọi tiểu sử của người đó, kinh nghiệm của chính họ và giá trị của họ, " George nói, "hình ba chiều thực sự bắt đầu điền vào và trở nên linh hoạt hơn."

Theo ông, khi tạo ra hiệu ứng tinh tế này, bạn có thể phản ánh nhận thức của người thẩm vấn và cách họ có thể nhìn thấy một người "chỉ là một biểu tượng thay vì một người thực sự có bản sắc và sự độc đáo thực sự." Theo một cách nào đó, nó có thể cung cấp cho người dùng mức độ hiểu biết cao hơn. "Thông qua một loạt các câu hỏi, nơi bạn được phép hỏi câu hỏi này hay câu hỏi khác", George nói, "bạn đang phải đối mặt với những thành kiến ​​của chính mình, đồng thời, câu chuyện cá nhân này."

Giống như hầu hết các công nghệ mới nổi, nhiếp ảnh tính toán đang trải qua những chia sẻ về cả thành công và thất bại. Điều này có nghĩa là một số tính năng quan trọng hoặc toàn bộ công nghệ có thể có thời hạn sử dụng ngắn. Hãy tham gia Lytro: Năm 2017, ngay trước khi Google mua công ty, Lytro đã đóng cửa hình ảnh.lytro.com, do đó bạn không còn có thể đăng ảnh trên các trang web hoặc phương tiện truyền thông xã hội. Đối với những người bỏ lỡ nó, Panasonic có một tính năng lấy nét giống Lytro có tên là Post Focus, nó được tích hợp trong nhiều máy ảnh không gương lật cao cấp khác nhau và ngắm bắn.

Các công cụ và tính năng chụp ảnh tính toán mà chúng tôi đã thấy cho đến nay chỉ là khởi đầu . Tôi nghĩ những công cụ này sẽ trở nên mạnh mẽ, năng động và trực quan hơn rất nhiều vì các thiết bị di động được thiết kế với máy ảnh và ống kính mới hơn, linh hoạt hơn, bộ xử lý trên bo mạch mạnh hơn và khả năng kết nối mạng di động mở rộng hơn. Trong tương lai rất gần, bạn có thể bắt đầu thấy màu sắc thực sự của nhiếp ảnh tính toán.