Nhiếp Ảnh Trường Sáng: Hướng Dẫn Toàn Diện

Nhiếp Ảnh Trường Sáng Là Gì?

Nhiếp ảnh thông thường hoạt động rất giống với mắt người. Bạn lấy nét bằng máy ảnh và cảm biến sẽ ghi lại một hình ảnh hai chiều của không gian ba chiều, với một “lát cắt” của không gian đó đang trong trạng thái lấy nét. Mọi thứ ở phía trước hoặc phía sau khu vực lấy nét đều mờ và không rõ nét. Điều này là do cảm biến thông thường chỉ ghi lại thông tin về cường độ ánh sáng.

Trường sáng đề cập đến toàn bộ các tia sáng (mỗi photon) trong một cảnh. Các tia sáng tạo nên trường sáng được xác định bởi hàm plenoptic (đây là lý do tại sao máy ảnh trường sáng còn được gọi là máy ảnh plenoptic). Hàm plenoptic mô tả một tia sáng trong năm chiều: tọa độ của nó trong không gian 3D (X, Y, Z) và hướng của nó trong không gian 2D (hai góc).

Nhiếp ảnh trường sáng ghi lại thông tin từ trường sáng trong một cảnh cụ thể, bao gồm cả cường độ ánh sáng và hướng của các tia sáng (theo hàm plenoptic).

Nhiếp ảnh trường sáng rất khác so với nhiếp ảnh thông thường. Nó cho phép bạn chụp một hình ảnh ba chiều và chọn nơi lấy nét sau khi chụp. Bằng cách sử dụng nhiều cảm biến, cả ánh sáng đến và hướng của các tia sáng đều có thể được ghi lại.

Một phụ nữ đang chụp ảnh bằng máy ảnh của mình

Nhiếp Ảnh Trường Sáng Hoạt Động Như Thế Nào?

Thông tin trong máy ảnh trường sáng bao gồm cường độ, màu sắc và hướng của ánh sáng. Vì vậy, có thể xác định toán học nơi mỗi tia sáng phát ra trước khi đến cảm biến. Điều này có nghĩa là một mô hình ba chiều của cảnh có thể được xây dựng.

Có một số kỹ thuật để ghi lại trường sáng, ví dụ:

• Sử dụng một máy ảnh đơn để ghi lại thông tin về một cảnh từ nhiều góc độ. Phương pháp này tạo ra một loạt nhiều hình ảnh.
• Mảng máy ảnh nhiều. Thường có hàng chục cảm biến trong một mảng rộng, mỗi cảm biến ghi lại thông tin về một cảnh từ một góc độ hơi khác nhau. Phương pháp này cũng tạo ra nhiều hình ảnh cùng một lúc.
• Mảng microlens. Có một mảng hàng trăm microlens phía trước một cảm biến máy ảnh kỹ thuật số đơn cho phép ghi lại thông tin trường sáng. Điều này tạo ra một hình ảnh được tạo thành từ hàng trăm hình ảnh con.

Mỗi hình ảnh hoặc hình ảnh con khác nhau bằng cách ghi lại các tia sáng phát ra từ các vị trí hơi khác nhau trong không gian. Vì mỗi pixel sẽ do đó hiển thị một cảnh hơi khác nhau, thông tin về góc của tia sáng được ghi lại. Điều này làm cho việc tính toán khoảng cách của mỗi đối tượng từ máy ảnh và vị trí trong cảnh trở nên khả thi và cuối cùng phát triển một mô hình 3D của cảnh.

Máy ảnh Lytro Illum 2015

Ứng Dụng Của Nhiếp Ảnh Trường Sáng

Có nhiều ứng dụng của nhiếp ảnh trường sáng có thể rất hữu ích. Vì tất cả thông tin về trường sáng của một cảnh được ghi lại, có thể xử lý hình ảnh trường sáng theo nhiều cách mà không thể trong nhiếp ảnh thông thường.

1. Điểm Lấy Nét Tùy Chỉnh

Tính năng nổi tiếng nhất của nhiếp ảnh trường sáng là khả năng thay đổi điểm lấy nét sau khi hình ảnh đã được chụp. Điều này là do thông tin được máy ảnh ghi lại bao gồm lấy nét ở mọi khoảng cách, có nghĩa là với phần mềm tinh vi, có thể chọn bất kỳ khoảng cách nào để làm điểm lấy nét trong cảnh.

2. Độ Sâu Trường Ảnh Biến Đổi

Do bản chất của thông tin được ghi lại, có thể xử lý hình ảnh với “khẩu độ tổng hợp”. Khẩu độ là đường kính của lỗ mở trong ống kính và xác định độ sâu trường ảnh (mức độ mờ của tiền cảnh và hậu cảnh) trong hình ảnh.

Vì hình ảnh trường sáng bao gồm thông tin ở mọi khoảng cách lấy nét có thể, có thể tạo ra hình ảnh có độ sâu trường ảnh nhỏ nhất có thể (chỉ có một phần rất nhỏ đang trong trạng thái lấy nét). Cũng có thể tạo ra một hình ảnh với độ sâu trường ảnh vô hạn, nơi mọi thứ trong hình ảnh đều trong trạng thái lấy nét.

3. Hiệu Ứng Parallax

Tùy thuộc vào cách trường sáng được ghi lại, có thể tạo ra các góc nhìn hơi khác nhau của cảnh. Điều này phụ thuộc vào đường kính hoặc chiều rộng của hệ thống được sử dụng để chụp hình ảnh. Hệ thống ống kính càng rộng, càng nhiều ánh sáng từ các góc rộng hơn được ghi lại.

Khi hình ảnh đã được chụp, có thể thay đổi góc nhìn của hình ảnh một chút như thể bạn đang di chuyển đầu của mình xung quanh trong cảnh thực tế. Điều này được gọi là hiệu ứng parallax. Sử dụng hiệu ứng parallax, cũng có thể tái tạo một hình ảnh 3D.

4. Tính Toán Khoảng Cách

Tùy thuộc vào độ nhạy của hệ thống nhiếp ảnh trường sáng và mức độ hiểu biết về các tính chất quang học của nó, có thể tính toán khoảng cách từ ống kính đến các đối tượng trong cảnh. Một ứng dụng lớn của điều này sẽ là trong vi sinh học, nơi việc đo chính xác kích thước của các mẫu tổng hợp hoặc sinh học là hữu ích.

5. Thay Đổi Điều Kiện Ánh Sáng

Vì rất nhiều thông tin về độ sâu của cảnh được ghi lại trong nhiếp ảnh trường sáng, có thể với phần mềm hậu kỳ để tái tạo chính xác ánh sáng trong cảnh. Vì phần mềm biết vị trí tương đối của tất cả các đối tượng trong hình ảnh, nó có thể tính toán một cách thuyết phục nơi các bóng đổ sẽ rơi.

6. Thực Tế Ảo

Hình ảnh của tai nghe thực tế ảo PlayStation

Trong những năm đầu của thập kỷ 2020, thực tế ảo trở thành một chủ đề được nói đến nhiều hơn. Điều này một phần được thúc đẩy bởi mong muốn của Meta trong việc tạo ra Metaverse. Nhiếp ảnh trường sáng có thể được sử dụng để tạo ra thực tế ảo thực tế; Google đã phát triển các ví dụ về điều này có thể được xem trên Steam.

Sử dụng một mảng máy ảnh quay gồm 16 GoPros, Google đã ghi lại hàng ngàn hình ảnh ghi lại tất cả thông tin trường sáng trong một không gian 3D. Sau đó, họ có thể tạo ra một trải nghiệm thực tế ảo ba chiều, sáu bậc tự do.

Nhiếp Ảnh Trường Sáng Có Phải Là Tương Lai Của Nhiếp Ảnh?

Năm 2012, máy ảnh trường sáng đầu tiên dành cho thị trường tiêu dùng đã được phát hành bởi công ty Lytro. Máy ảnh này có độ phân giải một megapixel với khẩu độ không đổi f/2 và được bán với giá từ 400 đến 500 đô la. Kể từ đó, rất ít máy ảnh trường sáng nhắm đến thị trường tiêu dùng đã được tung ra thị trường.

Việc thiếu độ phân giải và chất lượng hình ảnh có nghĩa là máy ảnh trường sáng đơn giản là không phổ biến trên thị trường tiêu dùng như máy ảnh DSLR. Thực tế, nhiều ứng dụng của công nghệ trường sáng vẫn đang trong giai đoạn phát triển.

Tuy nhiên, có một lý do tại sao Google (và Apple) đang đầu tư vào công nghệ này, và việc sử dụng nó để tạo ra trải nghiệm người dùng 3D cho VR chỉ là một ví dụ!