Ученые научились делать резкие картинки из нерезких

Почему хорошие линзы стоят, как половина почки? Некоторые, как целая или даже две? Хай-тек, железо, стекло, нанокристаллы, низкодисперсионная оптика, фториды, сверхзвуковой мотор, плавный зум, все дела… в принципе, понятно. Маркетологи всегда могут объяснить тебе все что надо сложным и непонятными словами. Вместо того, чтобы сказать «ученые трудились, сделали это элемент более резким на 0.5%», они говорят «внутри установлен элемент из низкодисперсионного стекла» — как и «низкокалорийные торты», эта фраза лично у меня вызывает мало доверия. Да, есть сравнения, тесты, правила — в принципе, любой производитель прекрасно знает результаты тестов еще до запуска стекла на рынок (потому что свои проводит, более тщательные и более достоверные, чем все интернетные, вместе взятые) и все преимущества перечисляет в пресс-релизе, а недостатки нивелирует неоднозначными выражениями или прячет. Но ведь сейчас время цифровых технологий — школьники в фотошопе рискуют картинки, снятые на телефон, чтобы они походили на зеркальные, добавляя микроконтраст, четкость, насыщенность, корректируя говнофотки почти в предметы искусства.

Коррекция резкости плохих объективов

Фото: High-Quality Computational Imaging Through Simple Lenses

Сегодня многие программы уже умеют корректировать основные виды дисторсии — причем, программы не только лидеров, но и сторонних производителей, и делают это не только в ручном, но и в автоматическом режиме, используя профили изображения для конкретных линз. Однако же, профилирование доступно не только для основных типов искажений, но и для всех прочих… однако, сегодня искажениями считаются хроматические аберрации (цветовые обводы вокруг контрастных объектов), геометрические искажения (идеальных объективов нет, и чем стекло дешевле и имеет больший зум, тем больше у него искажений на крайних концах, и еще дифракция. Большинство программ автоматически исправляет геометрические искажения. Прежде всего, потому что под них легко сделать профиль: взял лист в клеточку, перпендикулярно оптической оси расположил, сфотографировал на определенном фокусном расстоянии, потом наложил на исходный лист и все изменения запротоколировал. Записал это в виде электронной таблицы, получился профиль. Больше пока никто ничего не придумал, хотя методу только в его популярном применении уже лет 5.

И где же хотя бы перспективные разработки?

(внезапно подбегает симпатичная секретарша с бумажками и, прерывая наш бред в прямом эфире, снабжает новой информацией — да-да, в самый последний момент, прямо как в голливудских фильмах)

SimpleLensImaging Heide2013 от Felix Heide на Vimeo.

А тем временем, ученые, в общем-то, не дремлют. По большому счету, такие профили можно составить и для других искажений — главное, измерять научиться. Взяли резкую картинку, сняли, получили нерезкую, сопоставили с резкой, измерили размытие, скорректировали — на фоне последних программных изобретений по улучшению резкости изображений данный шаг вполне логичен и технически подкреплен. Точно так же сегодня исправляются проблемы с дифракцией объективов Fujifilm на диафрагмах от 11 и выше — благодаря тому, что компания имеет в своем распоряжении объективы собственного производства, которые, преимущественно, являются фиксами, дифракционное размытие ими картинки можно исправлять.

Интересно, что таким образом можно составлять и карту цветовых искажений, связанных с разным преломлением света разных цветов (следствием чего являются как раз хроматические аберрации) — и, как результат, избавляться от хроматических аберраций даже в самом фотоаппарате. Впрочем, пока это лишь фантастические предположения и задачи, которые лишь предстоит решить ученым.

На выставке SIGGRAPH 2013 (азиатская выставка по компьютерной графике) была представлена технология исправления картинок из плохих объективов — однолинзовый объектив, создающий не только геометрические искажения, но и в значительной мере уродующий картинку, был просчитан таким образом, чтобы получать из него резкие картинки. Объектив несерийный, и вообще, ученые его создали практически из подручных материалов, но не это важно — важнее то, чего ученым удалось добиться. Ловкими движениями компьютерных рук они исправили и «мыло», которое создавал объектив, и хроматические искажения (которые, как известно, крадут существенную долю резкости из картинки), в результате чего результаты на входе и на выходе разительно отличались.

Есть, правда, здесь и экономический аспект — сегодня производство объективов является одной из основных доходных статей производителей фототехники, отчего есть все основания полагать, что после получения патента на изобретение, он будет выкуплен кем-то из производителей и положен в долгий ящик, как уже происходило с рядом гениальных решений, тормозящих денежные потоки крупных корпораций.

2 комментариев

  • Деконволюция с переменной PSF по полю кадра? А молодцы ребята!
    Единственное, обсчитываться это должно ну очень долго…

    • Ну, пока это на рубеже теории и практики, не более того, но и раньше контрастный автофокус был очень медленным, а с ростом скорости процессоров улучшился. Так что не стоит скидывать со счетов.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *