Perspective privind camerele foto şi video: fotografiere prin ceaţă, în interiorul corpului uman și chiar în spatele zidurilor

Probabil că sunteţi foarte mulțumiți de camera foto şi video din telefonul dumneavoastră, care înglobează tehnologia de recunoaştere facială și realizează captură video cu încetinitorul la rezoluţie UltraHD. Aceste caracteristici sunt însă doar începutul unei revoluții tehnologice de amploare privind camerele foto si video.

Cele mai recente cercetări în domeniul camerelor foto şi video nu se mai concentrează pe creșterea numărului de megapixeli ai senzorului, ci asupra unei noi modalități de procesare a datelor camerei.

În acest caz nu mai putem vorbi despre un stil de procesare, de tip Photoshop, al imaginii în care se adaugă efecte și filtre speciale, ci despre o abordare complet diferită în care datele ce urmează să fie procesate nici măcar nu par a proveni de la o imagine. Astfel, datele camerei devin o imagine doar după o serie de etape de procesare care implică adeseori calcule matematice complexe și modelarea modului cum a fost luminată scena fotografiată.

Toate aceste etape suplimentare de procesare computațională pot modifica radical tehnicile de fotografiere convenționale. În viitor s-ar putea să nu mai avem nevoie de aparatele foto în sensul convențional. În schimb, vom folosi detectoare de lumină despre care nimeni nu credea, în urmă cu doar câțiva ani, că vor putea fi folosite pentru capturarea imaginilor.

Din acest motiv, camerele foto şi video care vor îngloba această tehnologie vor avea unele caracteristici incredibile, cum ar fi posibilitatea de a vedea prin ceață, în interiorul corpului uman și chiar în spatele zidurilor.

Camerele foto cu un singur pixel

Acest tip de camere se bazează pe un principiu de funcţionare foarte simplu. Camerele foto obişnuite utilizează o mulțime de pixeli pentru a captura imaginea unei scene care este iluminată, de cele mai multe ori, de o singură sursă de lumină. Cu toate acestea, putem obține imaginea unei scene şi invers, adică prin colectarea informațiilor de la mai multe surse de lumină cu un singur pixel.

Pentru aceasta avem nevoie de o sursă de lumină controlată, cum ar fi, de exemplu, un simplu proiector care iluminează scena intermitent sau cu o serie de modele diferite. Pentru fiecare spot sau model de iluminare trebuie să măsurăm cantitatea de lumină reflectată de diferitele obiecte din scenă și să prelucrăm semnalele luminoase reflectate pentru a crea imaginea finală.

Evident, dezavantajul  acestei metode de fotografiere îl reprezintă faptul că trebuie să trimitem o mulțime de spoturi sau modele de iluminare pentru a realiza o imagine. Cu toate acestea, această tehnică permite realizarea unor camere foto şi video care funcţionează într-un domeniu al spectrului electromagnetic caracterizat de lungimi de undă în afara spectrului vizibil.

Aceste camere foto şi video ar putea fi folosite pentru a face fotografii prin ceață sau zăpadă groasă. Ele ar putea chiar imita ochii unor animale și ar crește, în mod automat, rezoluția unei imagini (adică cantitatea de detalii pe care le captează), în funcție de ceea ce se află în scenă.

De asemenea, ar fi posibil să capturăm imagini pe baza unor fotoni care niciodată nu au interacționat cu obiectul pe care dorim să-l fotografiem. Această caracteristică se bazează pe fenomenul de „inseparabilitate cuantică” prin care două particule se conectează într-un asemenea mod încât orice schimbare produsă asupra uneia dintre ele se transmite la cealaltă, chiar dacă acestea se află la mare distanță una de cealaltă.

Camerele foto multi-senzor

Camerele cu un singur pixel reprezintă doar una dintre cele mai simple inovații din tehnologia camerelor foto și ele se bazează pe conceptul tradițional prin care se capturează o imagine.

În prezent se constată o creştere a interesului pentru camerele foto multi-senzor. Telescopul Hubble este un exemplu de pionierat în acest sens, deoarece acesta poate realiza imagini pe diferite lungimi de undă ale spectrului electromagnetic.

În prezent există versiuni comerciale ale unor camere foto ce utilizează tehnologia multi-senzor, cum ar fi camera Lytro care colectează date privind intensitatea și direcția luminii pe același senzor pentru a produce imagini care pot fi focalizate după ce au fost înregistrate.

Camera foto compactă Light L16. Credit: Light

Probabil că următoarea generaţie de camere foto va fi precum Light L16, o cameră care dispune de o tehnologie revoluţionară bazată pe mai mult de zece senzori diferiți. Datele obţinute de la aceşti senzori sunt combinate, folosind un calculator, pentru a genera o imagine de calitate profesională având o mărime de aproximativ 50Mb.

Totuși, aceste evoluţii tehnologice reprezintă doar primii pași către o nouă generație de camere foto. Astfel, cercetătorii caută în prezent soluţii pentru ca fotografierea pe timp de ceaţă, prin ziduri și chiar prin interiorul corpului și al creierului uman să devină realitate.

Toate aceste tehnici se bazează pe combinarea unor imagini diferite, obţinute în funcţie de modul cum se propagă lumina prin diferite medii şi substanţe.

Un alt subiect de interes este reprezentat de utilizarea inteligenței artificiale pentru recunoaşterea obiectelor pe baza datelor colectate de camerele foto. Aceste tehnici sunt inspirate de procesele de învățare din creierul uman și ele sunt susceptibile să joace un rol important în dezvoltarea camerelor foto.

Desigur, toate aceste aplicații ale camerelor foto sunt deocamdată de perspectivă, dar cercetătorii au înregistrat deja progrese importante. Astfel, puteți vedea în clipul video de mai jos o scurtă prezentare a principiului de funcţionare al unei camere cu laser care poate fotografia după colţ.

Traducere şi adaptare după The next generation of cameras might see behind walls