Фотография с кодированной экспозицией
Фотография с кодированной экспозицией, также известная как флаттер-затвор , — это название любого математического алгоритма , который уменьшает эффект размытия при движении в фотографии. Ключевым элементом процесса кодирования экспозиции является математическая формула, влияющая на частоту затвора . Это включает в себя расчет взаимосвязи между фотонной экспозицией датчика освещенности и рандомизированным кодом. Камера предназначена для съемки серии снимков со случайными интервалами времени с помощью простого компьютера, при этом создается размытое изображение, которое можно с помощью алгоритма согласовать в четкое изображение.
Технология устранения размытия изображения получила распространение в связи с растущим спросом на более четкие изображения на спортивных мероприятиях и в других цифровых медиа. [1] Относительная дешевизна технологии кодированной экспозиции делает ее жизнеспособной альтернативой дорогим камерам и оборудованию, рассчитанным на съемку миллионов изображений в секунду.
История
[ редактировать ]Фотография была разработана для того, чтобы сделать возможным изображение видимого мира. В ранних камерах использовалась пленка из пластика, покрытого соединениями серебра. [2] Пленка очень чувствительна к свету. Когда фотоны (свет) попадают на пленку, происходит реакция, которая полупостоянно сохраняет данные на ее поверхности. Затем эту пленку проявляют, подвергая ее воздействию нескольких химикатов для создания изображения. Пленка очень чувствительна, а процесс сложен. Его необходимо хранить в защищенном от света месте, чтобы предотвратить порчу. [3]
Цифровые камеры используют цифровые технологии для создания изображений. Этот процесс включает в себя воздействие фотонов на светочувствительный материал, создавая электрические сигналы, которые записываются в компьютерные файлы. [4] Этот процесс прост и улучшил доступность фотографии. Одной из проблем, с которыми сталкиваются цифровые камеры, является размытие изображения при движении . Размытие в движении происходит, когда камера или объект находятся в движении. Когда происходит размытие в движении, изображение получается размытым, с нечеткими краями и нечеткими деталями. Одним из способов устранения размытия изображения при движении в фотографии является увеличение выдержки камеры. В отличие от процесса кодированной экспозиции, выдержка — это чисто физический процесс, при котором затвор камеры открывается и закрывается быстрее, что приводит к сокращению времени экспозиции. [5] Это уменьшает количество движения, занимающего каждый кадр. [6] Однако более короткое время экспозиции увеличивает « шум », который может повлиять на качество изображения. [7]
Кодированное воздействие
[ редактировать ]Кодированная экспозиция решает проблему размытости при движении без негативных последствий более короткого времени экспозиции . камеры Это алгоритм, предназначенный для открытия затвора по шаблону, который позволяет обрабатывать изображение таким образом, что размытие изображения и шум практически полностью удаляются. [8] В отличие от других методов устранения размытости, кодированная экспозиция не требует дополнительного оборудования, кроме цифровой камеры. [9]
Ключевым элементом процесса кодирования экспозиции является формула, влияющая на частоту затвора . [10] Процесс вычисляет взаимосвязь между экспозицией датчика освещенности и рандомизированным кодом. [11] Цифровая камера делает серию снимков через случайные промежутки времени. Это создает размытое изображение, которое можно прояснить с помощью кода или алгоритма. [12] В сочетании со сжатым зондированием этот метод может быть эффективным. [13]
Приложение
[ редактировать ]Относительная дешевизна технологии кодированной экспозиции делает ее жизнеспособной альтернативой дорогим камерам и оборудованию, снимающим миллионы изображений в секунду. [14] Однако алгоритм и последующее устранение размытия — сложный процесс, требующий специалистов, которые могут писать программы и создавать шаблоны для работы компаний. Право собственности на технологию является предметом спора; ни один патент не распространяется на это. [15]
Кодированное воздействие можно было бы применить в прямом эфире. Точная съемка спортивных событий требует четкого изображения и детализации. Использовались камеры с короткой экспозицией, но кодированная экспозиция обычно доступна по более низкой цене. По состоянию на октябрь 2019 года эта технология широко не использовалась за пределами исследовательской среды. [16]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Пуэо, Базилио (2016). «Высокоскоростные камеры для анализа движения в спортивной науке» . Журнал человеческого спорта и физических упражнений . 11 . дои : 10.14198/jhse.2016.111.05 . hdl : 10045/61909 . ISSN 1988-5202 .
- ^ Вудфорд, Крис (11 июля 2010 г.). «Пленочные фотоаппараты и 35-мм фотография – простое введение» . Объясните этот материал . Проверено 13 мая 2019 г.
- ^ Вудфорд, Крис (12 мая 2006 г.). «Как работают цифровые камеры?» . Объясните этот материал . Проверено 13 мая 2019 г.
- ^ Таррант, Джон (2006). Понимание цифровых фотоаппаратов . ISBN 9780240520247 . [ нужна страница ]
- ^ Пуэо, Базилио (2016). «Высокоскоростные камеры для анализа движения в спортивной науке» . Журнал человеческого спорта и физических упражнений . 11 . дои : 10.14198/jhse.2016.111.05 . hdl : 10045/61909 . ISSN 1988-5202 .
- ^ «Объяснение экспозиции, диафрагмы и выдержки | Безумная фотография» . www.photographymad.com . Проверено 13 мая 2019 г.
- ^ «Оптимизация флаттера затвора для минимизации размытия камеры» . ScienceDaily . Проверено 13 мая 2019 г.
- ^ «Оптимизация флаттера затвора для минимизации размытия камеры» . ScienceDaily . Проверено 13 мая 2019 г.
- ^ «Фотография с кодированной экспозицией (устранение размытия Flutter Shutter, SIGGRAPH 2006)» . web.media.mit.edu . Проверено 13 мая 2019 г.
- ^ Тендеро, Йоханн; Ошер, Стэнли (20 марта 2016 г.). «К математической теории кодированного воздействия» . Исследования в области математических наук . 3 (1): 4. дои : 10.1186/s40687-015-0051-8 . ISSN 2197-9847 .
- ^ Тендеро, Йоханн; Ошер, Стэнли (20 марта 2016 г.). «К математической теории кодированного воздействия» . Исследования в области математических наук . 3 (1): 4. дои : 10.1186/s40687-015-0051-8 . ISSN 2197-9847 .
- ^ «Фотография с кодированной экспозицией (устранение размытия Flutter Shutter, SIGGRAPH 2006)» . web.media.mit.edu . Проверено 14 мая 2019 г.
- ^ Цутаке, Тихиро; Ёсида, Тосиюки (2018). Уменьшение пуассоновского шума при фотографии с кодированной экспозицией . 25-я Международная конференция IEEE по обработке изображений. дои : 10.1109/ICIP.2018.8451407 .
- ^ «Самая быстрая камера в мире может снимать 10 триллионов кадров в секунду» . petapixel.com . 15 октября 2018 года . Проверено 14 мая 2019 г.
- ^ Холлоуэй, Дж.; Шанкаранараянан, AC; Вирарагаван, А.; Тамбе, С. (2012). «Видеокамера с флаттерным затвором для измерения сжатия видео». Международная конференция IEEE по компьютерной фотографии (ICCP) , 2012 г. стр. 1–9. дои : 10.1109/ICCPhot.2012.6215211 . ISBN 978-1-4673-1662-0 . S2CID 3819978 .
- ^ Холлоуэй, Дж.; Шанкаранараянан, AC; Вирарагаван, А.; Тамбе, С. (2012). «Видеокамера с флаттерным затвором для измерения сжатия видео». Международная конференция IEEE по компьютерной фотографии (ICCP) , 2012 г. стр. 1–9. дои : 10.1109/ICCPhot.2012.6215211 . ISBN 978-1-4673-1662-0 . S2CID 3819978 .
Фотография |
|---|
