Lytro公司的新相機(jī)：先拍后對焦

　　文｜辛江

　　制圖｜李婷婷

　　Lytro公司的新相機(jī)是個有趣的小玩意，還是攝影術(shù)的大革命？

　　對焦問題一直困擾著攝影者。好的瞬間稍縱即逝，而相機(jī)還沒有通靈到能夠按照攝影者的想法自動把焦點(diǎn)精確對好的程度。現(xiàn)在，一家創(chuàng)業(yè)公司開發(fā)的照相機(jī)能夠解決這個問題，他們采用的思路很特別：在拍攝時把所有的光線信息都存儲下來，讓攝影者可以在后期任意調(diào)焦。

　　傳統(tǒng)相機(jī)—無論是膠片相機(jī)還是數(shù)碼相機(jī)—的原理都是一樣的。景物發(fā)出或者反射的光線進(jìn)入鏡頭，通過一個透鏡組之后，落在感光器件上留下影像。在這個過程中，鏡頭只能抓住某個角度的某些光線，而并非像我們所想象的那樣真正“抓住瞬間”。

　　這是因為，相機(jī)和我們的眼睛類似，當(dāng)光線傳入的時候，光的方向性會丟失。而我們知道，這種方向性是焦點(diǎn)形成的重要依據(jù)—焦點(diǎn)實(shí)際上反映的是圖像的深度信息和相關(guān)性，只有那些嚴(yán)格垂直于鏡頭或者瞳孔表面的光才會精確成像，這也就意味著我們看到或者拍攝到的每個場景都只有唯一的焦點(diǎn)，任何不在這個焦點(diǎn)上的物體都會變得模糊。

　　從1990年代開始，美國斯坦福大學(xué)的Marc Levoy開始進(jìn)行“全光場攝影”的研究。光場是空間每一點(diǎn)所有任意方向光線的總和，它不僅包括顏色、光強(qiáng)等信息，還包括光線的方向信息。光場可以看做對攝影場景的完整描述，場景中的任何物體的每一個角落都是一個不同的焦點(diǎn)。如果能夠把光場信息完整地記錄下來，就可以獲得在拍照后任意調(diào)整焦點(diǎn)的能力。斯坦福大學(xué)為這一項目建立了一個由100臺照相機(jī)構(gòu)成的實(shí)驗裝置，它們可以在不同角度拍攝同一個場景，盡可能地收集光場的所有信息。但是，這種設(shè)備顯然不適合家用。

　　而創(chuàng)業(yè)公司Lytro開發(fā)的技術(shù)，則試圖把全光場攝影的能力放進(jìn)口袋。這家公司的CEO和創(chuàng)始人Ren Ng博士畢業(yè)于斯坦福大學(xué)，在博士期間就與Marc Levoy一起從事全光場攝影的研究工作。2007年，他的以全光場攝影為主題的博士論文獲得了美國計算機(jī)學(xué)會最優(yōu)博士論文獎，在這篇論文中，他詳細(xì)描述了家用級全光場數(shù)碼相機(jī)的硬件、軟件問題及其解決方案。

　　大體來說，全光場數(shù)碼相機(jī)和普通相機(jī)在硬件上的最大不同，在于在光電感應(yīng)器件和鏡頭之間，多了一層微型透鏡陣列。這層透鏡陣列像是昆蟲的復(fù)眼，每個透鏡都會覆蓋幾個光電感應(yīng)像素，在這些像素上存儲場景的光線方向信息。

　　在軟件方面，則需要用到一些數(shù)學(xué)方法來生成具有指定焦點(diǎn)的圖片。在記錄下全部光場信息時，原始信息中會包含大量不同方向的光信號，它們疊加在一起，無法直接輸出成圖片。Ng提出了利用傅立葉變換把不同的信號分解開，再根據(jù)使用者的需要重新組合的方法，這種名為“傅立葉切片攝影”的后期處理方式能夠合成出聚焦于任意一點(diǎn)的照片。

　　Ng在這一領(lǐng)域的研究已經(jīng)跨越了幾個年頭，現(xiàn)在，這種相機(jī)的原理已經(jīng)成熟了。2006年3月，他注冊了一家名為“Refocus Imaging”的公司，今年5月，這家公司獲得了來自幾家機(jī)構(gòu)的5000萬美元風(fēng)險投資，公司名稱也改成了Lytro。風(fēng)險投資人所看重的，是這種相機(jī)可能會改變?nèi)粘z影的行為習(xí)慣：人們可以先記錄下來一個瞬間，然后再把它變成自己想要的樣子—畢竟不是每個人都是專業(yè)攝影師。

　　評論家們也同樣對這種相機(jī)寄予厚望?！陡２妓埂冯s志稱，這是攝影術(shù)的巨大革命—甚至可能是從膠片攝影轉(zhuǎn)為數(shù)碼攝影之后最大的革命。

　　但是這次革命的路也一樣不平坦。Lytro的相機(jī)需要解決一些困難，排在第一位的是分辨率問題。全光場攝影需要占用像素來存儲光線方向信息，所以這種相機(jī)需要很高分辨率的光電傳感器，才能獲得與現(xiàn)在消費(fèi)性相機(jī)同樣級別的成像像素數(shù)量，這也就意味著成本的提升。現(xiàn)在Lytro的原型機(jī)擁有9萬個微型透鏡，能夠拍攝大約800萬像素的照片，但是這種級別的照片無法在全畫面范圍內(nèi)任意設(shè)置焦點(diǎn)。而現(xiàn)在消費(fèi)性相機(jī)的成像像素數(shù)量早已經(jīng)超過千萬級別，800萬像素相機(jī)也許不能滿足人們的需求。Ng希望最終推出的產(chǎn)品能夠達(dá)到1600萬像素的水平，但是這樣可能會導(dǎo)致售價過高。

　　不過，Lytro相機(jī)也有辦法來降低成本。全光場相機(jī)的優(yōu)勢在于不需要復(fù)雜而昂貴的對焦系統(tǒng)，這不僅會降低成本，還可以減少相機(jī)的活動部件，讓相機(jī)變得更堅固耐用?，F(xiàn)在Lytro已經(jīng)在硅谷的山景城組建了一個45人的團(tuán)隊，其中包括來自微軟研發(fā)中心的Kurt Akeley，他是斯坦福大學(xué)的顧問教授，也曾經(jīng)是OpenGL這一廣受歡迎的圖像工具集的創(chuàng)始人之一。Ng希望能夠在今年年末之前，讓這種新型相機(jī)正式上市。

　　總的來看，這種相機(jī)擁有的優(yōu)勢遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過它的缺點(diǎn)。它可以在較暗的環(huán)境下拍出更好的照片，可以在2D和3D之間無縫連接，讓照片變成可浸入式的、交互的虛擬故事，這是從前從來沒有發(fā)生過的—照片可以變成活的，就像《哈利·波特》中的照片那樣。

　　更進(jìn)一步地，人們可以利用電腦給這種技術(shù)賦予更多魔力。把焦點(diǎn)不同的照片疊加在一起可以做成動畫，可以揭示更多場景細(xì)節(jié)；可以把兩部全光場相機(jī)合成一部3D照相機(jī)，甚至可以給電影帶來更多特效。

　　不過這些都是愿景。目前還沒有人能夠說出這種相機(jī)的確切上架時間和價格，只能確定他們的生產(chǎn)商在臺灣。之所以沒有選擇和尼康或者佳能這樣的巨頭合作，是因為“我們打算以自己能夠完全控制的方式生產(chǎn)更好的產(chǎn)品，展示我們能夠做到些什么?！盢g說。

　　雖然目前還無法確定他們到底做到了什么，但是Lytro或許已經(jīng)徹底改變了攝影。

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