Что такое вычислительная фотография

Вычислительная фотография ответственна за большинство удивительных успехов, достигнутых камерами наших смартфонов за последнее десятилетие. Вот как она работает и как она делает наши фотографии намного лучше.


Магия вычислительной фотографии

В вычислительной фотографии используется цифровое программное обеспечение для улучшения фотографий, сделанных камерой. Наиболее часто она используется в смартфонах. Фактически, вычислительная фотография выполняет тяжелую работу по созданию великолепных изображений, которые вы видите в фотогалерее своего смартфона.

Быстрое улучшение камер смартфонов за последние несколько лет можно в значительной степени отнести к усовершенствованию программного обеспечения, а не к изменениям физического сенсора камеры. Некоторые производители смартфонов, такие как Apple и Google, постоянно улучшают возможности фотосъемки своих устройств из года в год, никогда кардинально не меняя физические сенсоры камеры.


Почему важна вычислительная фотография?

Как цифровая камера делает фотографию, можно условно разделить на две части: физический компонент и обработка изображения. Физический компонент - это фактический процесс захвата фотографии объективом. Именно здесь в игру вступают такие вещи, как размер матрицы, скорость объектива и фокусное расстояние. Именно в этом процессе традиционная камера (например, DSLR) действительно сияет.

Вторая часть - обработка изображения. Это когда программное обеспечение использует вычислительные методы для улучшения фотографии. Эти методы варьируются от телефона к телефону и от производителя к производителю. В целом, эти процессы работают вместе, чтобы создать впечатляющую фотографию.

Даже самые топовые телефоны имеют крошечные датчики и медленный объектив из-за своих размеров. Поэтому для создания впечатляющих фотографий им приходится полагаться на методы обработки изображений. Вычислительная фотография не обязательно менее или более важна, чем физическая оптика, это просто разные вещи.

Несмотря на это, есть некоторые вещи, которые традиционная камера может сделать, а камера смартфона - нет. В основном потому, что они гораздо больше смартфонов, имеют гигантские матрицы и сменные объективы.

Но есть также некоторые вещи, которые цифровая камера смартфона может делать, а традиционная камера не может, и все это благодаря вычислительной фотографии.

СООБЩЕНИЕ: Как работает фотография: Камеры, объективы и многое другое


Техники вычислительной фотографии

Существует несколько техник вычислительной фотографии, которые смартфоны используют для создания фантастических изображений. Самая важная из них - стекинг. Это процесс, при котором несколько фотографий делаются камерой в разное время, с разной экспозицией или фокусным расстоянием. Затем они объединяются с помощью программного обеспечения, чтобы сохранить лучшие детали каждого изображения.

Стекинг отвечает за большинство огромных достижений, которые произошли в программном обеспечении для мобильной фотографии за последние несколько лет, и используется в большинстве современных смартфонов. Это также технология, на которой основана фотография с высоким динамическим диапазоном (HDR).

Поскольку динамический диапазон фотографии ограничен экспозицией конкретного снимка, HDR делает снимок при различных уровнях экспозиции. Затем он объединяет самые черные тени и самые яркие блики для создания одной фотографии с большим диапазоном цветов.

HDR является основной функцией любой камеры смартфона высшего класса.

Биннинг пикселей - это еще один процесс, используемый камерами смартфонов с высокомегапиксельными сенсорами. Вместо того чтобы складывать различные фотографии друг на друга, он объединяет соседние пиксели в изображение с очень высоким разрешением. Конечный результат уменьшается до более детального, но менее шумного изображения с низким разрешением.

Современные отличные камеры для смартфонов часто обучаются на нейронной сети, которая представляет собой серию алгоритмов, обрабатывающих данные. Она призвана имитировать то, что может делать человеческий мозг. Эти нейронные сети могут распознать, что представляет собой хорошая фотография, поэтому программное обеспечение может создать изображение, приятное для человеческого глаза.

СООБЩЕНИЕ: Что такое HDR-фотография, и как я могу ее использовать?


Вычислительная фотография в действии

Практически каждая фотография, которую мы делаем с помощью смартфона, использует вычислительную фотографию для улучшения изображения. Однако за последние несколько лет телефоны обзавелись следующими примечательными функциями, которые подчеркивают программную вычислительную мощность их камер:

  • Ночной режим (или ночное видение): Этот процесс использует технологии обработки HDR для объединения фотографий, снятых в разном диапазоне длительностей экспозиции, чтобы расширить динамический диапазон изображения, снятого при слабом освещении. Итоговая фотография содержит больше деталей и выглядит более правильно освещенной, чем фотография, снятая с одной экспозицией.
  • Астрофотография: Вариант ночного режима, эта функция доступна в телефонах Google Pixel. Она позволяет камере делать детальные снимки ночного неба с изображением звезд и небесных тел.
  • Режим портрета: Этот режим называется по-разному. В целом, он создает эффект глубины резкости, размывая фон за объектом съемки (обычно человеком). Он использует программное обеспечение для анализа глубины объекта относительно других объектов на снимке, а затем размывает те, которые кажутся более удаленными.
  • Панорама: Режим съемки, доступный на большинстве современных смартфонов. Он позволяет компоновать изображения рядом друг с другом, а затем объединяет их в одно большое изображение высокого разрешения.
  • Deep Fusion: Введенный в прошлогоднем iPhone 11, этот процесс использует технологию нейронных сетей для значительного уменьшения шума и улучшения детализации снимков. Он особенно хорош для съемки в условиях средней и низкой освещенности в помещении.
  • Цветовое тонирование:  Процесс, используемый программным обеспечением телефона для автоматической оптимизации тона любой сделанной фотографии. Это делается еще до того, как вы сами отредактируете фотографию с помощью фильтров или в приложении для редактирования.

Качество вышеперечисленных функций зависит от производителя. В частности, цветовая тонировка заметно отличается. Устройства Google используют более натуралистичный подход, в то время как телефоны Samsung обычно делают высококонтрастные, насыщенные снимки.

Если вы хотите купить новый смартфон и для вас важна фотография, обязательно посмотрите несколько образцов снимков в Интернете. Это поможет вам выбрать подходящий телефон.

СООБЩЕНИЕ: Что представляет собой камера Deep Fusion на iPhone 11?

Ваше имя: *
Ваш e-mail: *
Код: Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив
Введите код: