Czym jest fotografia obliczeniowa?

Fotografia komputerowa jest odpowiedzialna za większość niesamowitych postępów, jakie nasze aparaty do smartfonów poczyniły w ciągu ostatniej dekady. Oto jak to działa i jak sprawia, że ​​nasze zdjęcia są o wiele lepsze.

Magia fotografii obliczeniowej

Fotografia cyfrowa wykorzystuje oprogramowanie cyfrowe do ulepszania zdjęć zrobionych aparatem. Jest najczęściej używany w smartfonach. W rzeczywistości fotografia komputerowa wykonuje ciężkie prace, aby stworzyć oszałamiające obrazy, które widzisz w galerii zdjęć smartfona.

Szybki postęp w aparatach smartfonów w ciągu ostatnich kilku lat można w dużej mierze przypisać ulepszeniom oprogramowania, a nie zmianom w fizycznym czujniku aparatu. Niektórzy producenci smartfonów, tacy jak Apple i Google, z roku na rok nieustannie poprawiają możliwości fotografowania swoich urządzeń, nie zmieniając nawet drastycznie fizycznych czujników aparatu.

Dlaczego fotografia cyfrowa jest ważna?

Sposób, w jaki aparat cyfrowy rejestruje zdjęcie, można z grubsza podzielić na dwie części: komponent fizyczny i przetwarzanie obrazu. Elementem fizycznym jest rzeczywisty proces fotografowania przez obiektyw. W tym miejscu w grę wchodzą takie rzeczy, jak rozmiar matrycy, szybkość obiektywu i ogniskowa.W tym procesie naprawdę błyszczy tradycyjny aparat (taki jak lustrzanka cyfrowa).

Druga część to przetwarzanie obrazu. To wtedy oprogramowanie wykorzystuje techniki obliczeniowe w celu ulepszenia zdjęcia. Techniki te różnią się w zależności od telefonu i producenta. Ogólnie jednak procesy te współpracują ze sobą, tworząc imponujące zdjęcie.

Nawet najbardziej zaawansowane telefony mają zwykle małe czujniki i powolny obiektyw ze względu na swój rozmiar. Dlatego muszą polegać na metodach przetwarzania obrazu, aby tworzyć niesamowite zdjęcia. Fotografia komputerowa niekoniecznie jest mniej lub ważniejsza niż optyka fizyczna; jest po prostu inny.

Istnieją jednak pewne rzeczy, które może zrobić tradycyjny aparat, których nie może zrobić aparat w smartfonie. Dzieje się tak głównie dlatego, że są znacznie większe od smartfonów i mają gigantyczne sensory oraz wymienne obiektywy.

Ale są też pewne rzeczy, które aparat cyfrowy w smartfonie może zrobić, których nie potrafi tradycyjny aparat, a to wszystko dzięki fotografii komputerowej.

Techniki fotografii obliczeniowej

Istnieje kilka technik fotografii cyfrowej, które smartfony wykorzystują do tworzenia fantastycznych zdjęć. Najważniejszym z nich jest układanie w stos. Jest to proces, w którym aparat wykonuje wiele zdjęć w różnym czasie i przy różnych ekspozycjach lub ogniskowych. Są one następnie łączone przez oprogramowanie, aby zachować jak najlepsze szczegóły każdego obrazu.

Stacking jest odpowiedzialny za większość ogromnych postępów w oprogramowaniu do fotografii mobilnej w ciągu ostatnich kilku lat i jest używany w większości nowoczesnych smartfonów. Jest to również technologia, na której opiera się fotografia HDR (High Dynamic Range).

Ponieważ zakres dynamiczny zdjęcia jest ograniczony przez ekspozycję tego konkretnego zdjęcia, HDR wykonuje zdjęcie z różnymi poziomami ekspozycji. Następnie łączy najciemniejsze cienie i najjaśniejsze światła, aby stworzyć zdjęcie o większej gamie kolorów.

HDR to podstawowa funkcja każdego zaawansowanego aparatu smartfona.

Binning pikseli to kolejny proces wykorzystywany przez aparaty smartfonów z czujnikami o wysokiej rozdzielczości. Zamiast układać różne zdjęcia jeden na drugim, łączy sąsiednie piksele w jeden obraz o bardzo wysokiej rozdzielczości. Ostateczny wynik jest zredukowany do bardziej szczegółowego, ale mniej zaszumionego obrazu o niskiej rozdzielczości.

Dzisiejsze najlepsze aparaty do smartfonów są często szkolone w sieci neuronowej, czyli szereg algorytmów przetwarzających dane. Ma na celu symulację tego, co potrafi ludzki mózg. Te sieci neuronowe potrafią rozpoznać, co sprawia, że ​​zdjęcie jest dobre, dzięki czemu oprogramowanie może następnie stworzyć obraz przyjemny dla ludzkiego oka.

Fotografia obliczeniowa w akcji

Praktycznie wszystkie zdjęcia, które robimy naszym smartfonem, wykorzystują fotografię komputerową do poprawy obrazu. Jednak w ciągu ostatnich kilku lat telefony uzyskały następujące godne uwagi funkcje, które podkreślają moc przetwarzania oprogramowania ich aparatów:

• Tryb nocny (lub noktowizor): Proces ten wykorzystuje techniki przetwarzania HDR do łączenia zdjęć zrobionych przy różnych długościach ekspozycji w celu rozszerzenia zakresu dynamicznego obrazu wykonanego w warunkach słabego oświetlenia. Ostateczne zdjęcie będzie zawierać więcej szczegółów i będzie wyglądało na lepiej oświetlone niż zdjęcie zrobione z pojedynczą ekspozycją.
• Astrofotografia: Wariant trybu nocnego, ta funkcja jest dostępna w telefonach Google Pixel. Umożliwia ona aparatowi wykonywanie szczegółowych zdjęć nocnego nieba z gwiazdami i ciałami niebieskimi.
• Tryb portretowy: Nazwa tego trybu jest różna. Zwykle jednak tworzy to efekt głębi ostrości, który rozmywa tło za obiektem (zwykle osobą). Wykorzystuje oprogramowanie do analizy głębi obiektu w stosunku do innych obiektów na obrazie, a następnie rozmywa te, które pojawiają się dalej.
• Panorama: Tryb fotografowania dostępny na większości nowoczesnych smartfonów. Pozwala komponować obrazy obok siebie, a następnie łączyć je w jeden duży obraz o wysokiej rozdzielczości.
• Głęboka fuzja: Proces ten, wprowadzony na zeszłorocznym iPhonie 11, wykorzystuje technologię sieci neuronowej, aby radykalnie zredukować szumy i poprawić szczegółowość ujęć. Jest to szczególnie przydatne do robienia zdjęć w pomieszczeniach o średnim i słabym oświetleniu.
• Tonowanie kolorów: Oprogramowanie przetwarzające w telefonie używa go do automatycznej optymalizacji tonu każdego robionego zdjęcia. Odbywa się to nawet przed samodzielną edycją za pomocą filtrów lub w aplikacji do edycji.

Jakość powyższych funkcji różni się w zależności od producenta. W szczególności odcień koloru jest zauważalnie inny. Urządzenia Google przyjmują bardziej naturalistyczne podejście, podczas gdy telefony Samsung zazwyczaj wykonują obrazy o wysokim kontraście i bardzo nasyconych kolorach.

Jeśli chcesz kupić nowy smartfon, a fotografia jest dla Ciebie ważna, koniecznie sprawdź kilka przykładowych zdjęć online. Pomoże Ci to wybrać odpowiedni dla siebie telefon.