Wat is computationele fotografie en hoe werkt het?

Computational photography maakt gebruik van software om foto's digitaal te verbeteren. Het doet dit op vele manieren en wordt het meest gebruikt in smartphones. In feite is computationele fotografie grotendeels verantwoordelijk voor de reden waarom smartphonecamera's nu zo goed zijn, vooral in vergelijking met veel grotere en duurdere camera's.

Laten we eens kijken naar wat computationele fotografie inhoudt en hoe het wordt gebruikt om afbeeldingen te verbeteren.

Hoe verbetert computationele fotografie afbeeldingen?

Traditioneel wordt elke foto gemaakt via twee hoofdprocessen. Ten eerste is er de optische component, inclusief de lens, camerasensor, en instellingen, en dan is er de beeldverwerking. Meestal vindt beeldverwerking plaats nadat een foto is gemaakt, bij het ontwikkelen van een film of het manipuleren van een afbeelding met software zoals Photoshop.

Computerfotografie daarentegen vindt automatisch plaats, zij aan zij met het daadwerkelijk vastleggen van de foto. Wanneer u bijvoorbeeld de camera van uw smartphone opent, vinden er al verschillende dingen plaats, waaronder het analyseren van de kleur van de omgeving en het detecteren van objecten zoals gezichten in de scène. Deze processen vinden plaats voor, tijdens en net na het maken van een foto en kunnen de kwaliteit ervan drastisch verbeteren.

Dus, wat zijn enkele van de functies van computationele fotografie?

Afbeelding stapelen

Afbeelding stapelen is wanneer meerdere afbeeldingen worden gecombineerd om de beste eigenschappen van elk te behouden. Smartphones gebruiken dit heel vaak, vooral bij het maken van foto's met een hoog dynamisch bereik (HDR). De camera maakt opeenvolgende foto's zeer snel, waarbij de belichting elke keer iets wordt aangepast. Door de afbeeldingen te stapelen, kunnen details van de lichtste en donkerste delen van de afbeelding behouden blijven.

Dit is vooral handig bij scènes met zowel lichte als donkere delen. U kunt bijvoorbeeld een foto maken van een stad met een heldere zonsondergang erachter. Met beeldstapeling kan uw telefoon zowel de zon als de donkere stad correct belichten, waardoor een levendig, gedetailleerd beeld kan worden gemaakt.

Pixel-binning

Het probleem met smartphones is dat hun camerasensoren erg klein moeten zijn, wat betekent dat voor een sensor met een hoge resolutie de pixels ook erg klein moeten zijn. Bijvoorbeeld een van de Samsung S21's sensoren meet 64 megapixels en 1,76 inch breed. Dit komt overeen met een pixelgrootte van 0,8 micrometer - meer dan vijf keer kleiner dan de meeste DSLR-pixels, wat een probleem is omdat kleinere pixels laten minder licht door dan grotere pixels, wat resulteert in afbeeldingen van lagere kwaliteit.

Pixelbinning vermijdt dit probleem door de informatie van aangrenzende pixels in één pixel te combineren. Op deze manier worden vier aangrenzende pixels één. Het probleem hiermee is dat het de ultieme resolutie met een kwart verlaagt (dus een 48 megapixel camera levert een 12 megapixel beeld op). Maar de afweging is meestal de moeite waard als het gaat om de beeldkwaliteit.

Gesimuleerde scherptediepte

Je zult merken dat smartphone-afbeeldingen over het algemeen alles min of meer scherp weergeven, inclusief de achtergrond van de opname. De reden hiervoor wordt een beetje technisch, maar omdat een smartphone-sensor zo klein is en het diafragma van de lens meestal vast is, heeft elke opname een grote scherptediepte.

Ter vergelijking: afbeeldingen van geavanceerde camera's zoals DSLR's hebben vaak een zeer zachte onscherpe achtergrond die de algehele esthetische kwaliteit van het beeld verbetert. Hign-end cameralenzen en sensoren kunnen worden gemanipuleerd om dit resultaat te geven.

Smartphones gebruiken in plaats daarvan software om dit effect te bereiken. Sommige telefoons hebben meerdere lenzen die tegelijkertijd een foto van de voor- en achtergrond maken, terwijl sommige hebben software die de scène analyseert op objecten en hun randen en de achtergrond vervaagt kunstmatig.

Soms werkt dit proces niet erg goed en kan de smartphone de randen niet oppikken correct, waardoor delen van een persoon of object naar de achtergrond worden vervaagd en wat leidt tot een aantal interessante foto's. Maar de software wordt steeds geavanceerder, wat leidt tot uitstekende portretfotografie vanaf smartphones.

Kleurcorrectie

Vrijwel elke camera heeft een optie voor kleurbalans. Tegenwoordig kunnen de meeste camera's dit volledig automatisch doen. De camera neemt informatie op over de kleurtemperatuur in de scène en bepaalt welk soort verlichting overvloedig is. Is het de warme oranje gloed van de zonsondergang of het heldere blauw van TL-verlichting binnenshuis? De camera neemt deze informatie op en past de kleuren in de foto dienovereenkomstig aan.

Verscherping, ruisonderdrukking en toonmanipulatie

Om de kwaliteit van afbeeldingen te verbeteren, passen veel smartphones verschillende effecten toe op de foto, waaronder verscherping, ruisonderdrukking en toonmanipulatie.

• Verscherping is selectief van toepassing op de in-focus gedeelten van afbeeldingen.
• Ruisonderdrukking elimineert een groot deel van de korreligheid die ontstaat in situaties met weinig licht.
• Toonmanipulatie is als het toepassen van een filter. Het zal de schaduwen, hooglichten en middentonen van de foto veranderen om er een aantrekkelijker uiterlijk aan te geven.

Gebruik voor computationele fotografie

Computerfotografie heeft verbazingwekkende dingen mogelijk gemaakt op de kleine, onopvallende camera's in onze smartphones.

Nachtfotografie

Door gebruik te maken van HDR-beeldstapeling om meerdere opnamen van een scène te maken, kunnen smartphones scherpe beelden van hoge kwaliteit maken bij weinig licht.

Astrofotografie

Bepaalde telefoons, zoals de Google Pixel 4 en hoger, hebben een astrofotografiemodus. De Pixel 4 maakt bijvoorbeeld 16 opnamen van 15 seconden. Door de lange belichtingstijd kan de telefoonsensor zoveel mogelijk licht opvangen, terwijl de 15 seconden belichtingen zijn niet lang genoeg om door de beweging van de sterren strepen te veroorzaken in de resulterende foto.

Deze beelden worden vervolgens gecombineerd, artefacten worden automatisch verwijderd en het resultaat is een prachtig beeld van de nachtelijke hemel.

Portret-modus

Met de optie om scherptediepte te simuleren, kunnen smartphones prachtige portretfotografie maken, inclusief selfies. Deze optie kan ook objecten in een scène isoleren, waardoor de achtergrond onscherp wordt.

Panoramamodi

Net als HDR, omvatten andere vormen van fotografie het combineren van meerdere afbeeldingen. De panoramamodus die bij de meeste smartphones wordt gebruikt, omvat het maken van meerdere foto's en software die ze samenvoegt waar ze elkaar ontmoeten om een ​​grote foto te maken.

Sommige camera's hebben hier echt interessante versies van. Sommige drones zoals de Mavic Pro 2 bevatten bijvoorbeeld een bolfoto-optie. De drone zal een reeks foto's maken en deze aan elkaar naaien om te creëren wat lijkt op een miniatuur aarde.

Computerfotografie: kleine sensoren, uitstekende foto's

Naarmate computationele fotografie evolueert, zullen kleinere camera's, zoals die in telefoons, drones en actiecamera's worden gebruikt, drastisch verbeteren. Veel van de gewenste effecten van grotere, duurdere camera/lens-combinaties kunnen simuleren, zal voor veel mensen aantrekkelijk zijn.

Door deze processen te automatiseren, kunnen gewone mensen zonder fotografie-ervaring geweldige foto's maken - iets waar professionele fotografen misschien niet zo blij mee zijn!

Werkt FaceTime niet? 15 mogelijke oplossingen om te proberen

Werkt FaceTime niet? Ontdek hoe u problemen kunt oplossen wanneer FaceTime geen verbinding maakt of andere problemen ondervindt.

Lees volgende

Over de auteur