【科学家设计出有史以来最大景深光学相机,3 公分到 1.7 公里范围内全对焦】
受灭绝三叶虫(Trilobita)复眼结构启发,科学家最近设计出一种新型镜头,搭配计算机算法调整,最终可拍出在 3 公分~1.7 公里范围内所有物体完全对焦的高清晰图像。
景深(Depth of field,DOF)是指相机对焦点前后相对清晰的成像范围,或者说能清楚成像的范围,位于景深内的图像看起来较清楚,超出范围的图像则较模糊,比如拍照时对焦于画面主体人物使其保持清晰,但大部分前景与背景变模糊,就是浅景深的运用。
但最近美国国家标准暨技术研究院(NIST)团队从古代三叶虫汲取灵感,展示了有史以来最大景深的新型光场相机——且相机可在这段距离内生成一张清晰照片。团队表示,相机可同时对近至 3 公分与远至 1.7 公里的物体成像,接着他们设计一种算法来校正像差,锐化近焦与远焦范围内所有物体,最终生成了覆盖这段巨大景深的全焦图像。
细讲内部设计,这种大景深相机称为超透镜,团队在一个平坦的玻璃表面镶嵌数百万个纳米柱,且这些柱子能以特定方式(根据形状和方向变化)操纵光,同时充当微距镜头(用于近距离物体)和远摄镜头(用于远距离物体)。
再深入一点,光被分为左圆偏振光(LCP)和右圆偏振光(RCP),左圆偏振光带逆时针旋转的电场,右圆偏振光则带顺时针旋转的电场,而纳米柱排列方向会以不同的量弯曲光,比如团队设计了矩形纳米柱,因此有些偏振光必须穿过矩形较长部分,另一些穿过较短部分,前者因为穿过更多材料,因此经历更多弯曲,后者通过的材料较少,弯曲也较少。
随着弯曲程度不同的光产生了两个不同焦点,最终产生远处物体(1.7 公里外)和附近物体(3 公分)的图像。但若不进一步处理,中间距离物体无法聚焦,于是团队另行设计算法来识别中间范围内物体,最终通过软件校正生成 3 公分到 1.7 公里范围内全对焦且无像差的图像。
研究人员还表示,采用这种技术的相机制造精度没有想象中高,也就是说应该相对容易投入实际应用,有望彻底改变未来的高分辨率成像系统,对生成城市景观、大片生物群等摄影大有帮助。
新论文发表在《自然通讯》(Nature Communications)期刊。
受灭绝三叶虫(Trilobita)复眼结构启发,科学家最近设计出一种新型镜头,搭配计算机算法调整,最终可拍出在 3 公分~1.7 公里范围内所有物体完全对焦的高清晰图像。
景深(Depth of field,DOF)是指相机对焦点前后相对清晰的成像范围,或者说能清楚成像的范围,位于景深内的图像看起来较清楚,超出范围的图像则较模糊,比如拍照时对焦于画面主体人物使其保持清晰,但大部分前景与背景变模糊,就是浅景深的运用。
但最近美国国家标准暨技术研究院(NIST)团队从古代三叶虫汲取灵感,展示了有史以来最大景深的新型光场相机——且相机可在这段距离内生成一张清晰照片。团队表示,相机可同时对近至 3 公分与远至 1.7 公里的物体成像,接着他们设计一种算法来校正像差,锐化近焦与远焦范围内所有物体,最终生成了覆盖这段巨大景深的全焦图像。
细讲内部设计,这种大景深相机称为超透镜,团队在一个平坦的玻璃表面镶嵌数百万个纳米柱,且这些柱子能以特定方式(根据形状和方向变化)操纵光,同时充当微距镜头(用于近距离物体)和远摄镜头(用于远距离物体)。
再深入一点,光被分为左圆偏振光(LCP)和右圆偏振光(RCP),左圆偏振光带逆时针旋转的电场,右圆偏振光则带顺时针旋转的电场,而纳米柱排列方向会以不同的量弯曲光,比如团队设计了矩形纳米柱,因此有些偏振光必须穿过矩形较长部分,另一些穿过较短部分,前者因为穿过更多材料,因此经历更多弯曲,后者通过的材料较少,弯曲也较少。
随着弯曲程度不同的光产生了两个不同焦点,最终产生远处物体(1.7 公里外)和附近物体(3 公分)的图像。但若不进一步处理,中间距离物体无法聚焦,于是团队另行设计算法来识别中间范围内物体,最终通过软件校正生成 3 公分到 1.7 公里范围内全对焦且无像差的图像。
研究人员还表示,采用这种技术的相机制造精度没有想象中高,也就是说应该相对容易投入实际应用,有望彻底改变未来的高分辨率成像系统,对生成城市景观、大片生物群等摄影大有帮助。
新论文发表在《自然通讯》(Nature Communications)期刊。
在相同的设置下,用更强烈的光线拍摄的照片会更亮。 但是,我们不能增加自然光源的强度。 因此,我们需要改变相机的设置来捕捉更多的光线,但与此同时,我们也不得不牺牲其他因素。 以下是增加拍摄对象光量的方法:
- 提高 ISO:但图像质量较低,有噪点。
- 降低快门速度(仅适用于连续光源):但如果手抖或快速移动的主体,照片容易模糊。
- 增加光圈大小/将 F 值降低到低:但景深 (DOF) 变窄。
- 增加灯强度(仅适用于人造光源):消耗大量能量,导致连续光源发热。
- 提高 ISO:但图像质量较低,有噪点。
- 降低快门速度(仅适用于连续光源):但如果手抖或快速移动的主体,照片容易模糊。
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- 增加灯强度(仅适用于人造光源):消耗大量能量,导致连续光源发热。
#随机掉落预设#
(↑点tag可浏览其他预设)
ini文件。使用软件为gshade。无售后。可修改但不可修改后二传。
[Yuli_engulf]
说明:一共3个。不知道怎么形容总之看效果图吧。在不同场景拍可能会有各种意外的效果。也是强调质感的一个预设。
Yuli_engulf:边缘畸变比较明显,景深关了,想开自己去把dof点开就好。
Yuli_engulf_red:哇背景变成了红色的。
Yuli_engulf_blue:哇背景变成了蓝色的。([二哈]
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ini文件。使用软件为gshade。无售后。可修改但不可修改后二传。
[Yuli_engulf]
说明:一共3个。不知道怎么形容总之看效果图吧。在不同场景拍可能会有各种意外的效果。也是强调质感的一个预设。
Yuli_engulf:边缘畸变比较明显,景深关了,想开自己去把dof点开就好。
Yuli_engulf_red:哇背景变成了红色的。
Yuli_engulf_blue:哇背景变成了蓝色的。([二哈]
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