Megapixelová válka fotoaparátů končí, je tu gigapixelová  
Američtí vědci vyvinuli pro vojáky padesátigigapixelový (50 000 megapixelový) fotoaparát. Zatím je velkosti nočního stolku, ale během pěti let má být v miniaturizované verzi na trhu pro širokou veřejnost.


Fotoaparát má pětkrát lepší rozlišení, než má lidské oko a jeho horizontální zorný úhel je 120°. Pro srovnání, lidské oko vidí do strany (tedy pro levé oko vlevo a pro pravé vpravo) okolo 90° od osy hlavy. Základní objektivy klasických fotoaparátů zabírají obraz v rozmezí 35 až 60 stupňů. Objektivy typu rybí oko mají sice i přes 180°, ale za cenu velké deformace objektů. Hlavní předností nové světové špičky fotografické techniky není zorný úhel, ale potenciál zachytit až 50 gigapixelů dat v jednom okamžiku, což je 50 000 megapixelů. Pixely jsou jednotlivé "tečky" dat a platí, že čím vyšší je jejich počet, tím lepší je rozlišení a možnost dělat zvětšeniny a výřezy z části obrazu, která nás zajímá. Většina stávajících fotoaparátů pracuje s velikostí obrázků od 8 do 40 megapixelů

Zvětšit obrázek
Gigapixelový obrázek panorama Seattlu. (Kredit Duke University)

 

Gigapixelový fotoaparát je vlastně takový malý podvod. Nejde totiž o jeden, ale o 98 synchronizovaných fotoaparátů s vlastním čtrnácti megapixelovým senzorem. Každá jednotka sbírá data jen z určité oblasti zorného pole. Polokulovité uspořádání kamer dovoluje použít pro všechny fotoaparáty jednu sférickou čočku. Teprve počítač spojuje všechny informace do jednoho poskládaného obrazu. Dochází k poněkud paradoxní situaci. Doposud platilo, že fotograf pátral, a až se mu podařilo dostat do záběru zajímavou situaci, zmáčknul spoušť. S příchodem této novinky se situace zcela otáčí. Fotograf určitým směrem mačká spoušť a teprve pak začíná pátrat, zda se mu podařilo zachytit zajímavý záběr. Přístroj je tak schopen zaznamenat v širokém poli detaily, které bez dalekohledu nemá autor obrázku šanci vidět. A i kdyby se nějakým zpřaženým dálkohledem díval, při tak velkém zvětšení by mohl viděl jen jedno nepatrné puzzle. O tom, co se děje v tisíci dalších kousků skládačky, by nemohl mít ani ponětí. Při zmáčknutí spouště snímají všechny kamery současně, takže fotograf dostává haldu dat, a když si dá tu práci a začne si jednotlivé dílčí části mozaiky slepené počítačem doma v klidu zvětšovat, otevře se mu zcela jiný svět - svět detailů, o němž neměl ani ponětí, že je zaznamenal. Tento typ focení už neznamená lítání po městě či v přírodě s foťákem v pohotovostní poloze na krku. Zkrátka se udělá pár zaběrů, někde z hotelového pokoje, nebo jen tak cestou po silnici ze staženého okénka auta, a pak už na člověka čekají hodiny strnulého sezení na židli u počítače s velkou obrazovkou a projíždění celé skládačky část po části. 

 

Zvětšit obrázek
David Brady, vedoucí kolektivu stavitelů gigapixelového fotoaparátu. (Kredit: Duke University)

Tradiční způsob, jak prorazit na trhu a udělat lepší fotoaparát dlouho znamenalo zlepšit optiku. Tedy dodat další nebo větší optický prvek, což zvyšovalo jak složitost zařízení při zaostřování, tak také jeho hmotnost. Ti, co se ve focení vyznají, vám řeknou, že když chcete při koupi foťáku dobře investovat, nemá cenu kupovat nové typy „těl“, ale kvalitní objektivy, které hodnotu neztrácejí. Zdá se, že tato cesta „skel“, se blíží svým technologickým limitům. Dokládá to i novinka fotoaparátu AWARE-2, jak svůj prototyp superfoťáku vědci nazvali, optika v něm zabírá jen 3 % objemu a cenově v něm nehraje roli. Trend výkonných a přitom cenově dostupných fotoaparátů se definitivně odklání od „cesty těžkotonážní optiky“ a vydává se na „cestu procesorů“.

 

Zvětšit obrázek
Zázrak fotografické techniky – gigapixelový fotoaparát. Jednotlivé "půl-objektivy" nejsou vidět, jsou rozmístěny okolo středu a v jakési polokouli všechny ústí do středu krytého centráloní čočkou. (Kredit: Duke University)

S jistou dávkou smutné ironie lze poznamenat, že „velký bratr“ nebude mít oko jak chobotnice, ale bude připomínat složené oko hmyzu - skládačku mnoha titěrných objektivů, z nichž každý bude sledovat jen úzkou výseč. Počítače pak vše budoudou skládat jako puzzle. Bude-li, pravdou jak vědci slibují, že tyto přístroje budou během pěti let cenově dostupné a na běžném trhu, potom pro ty, co si na to udělají čas a nebo za to budou placeni, nebudou mít problém rochnit se v soukromí kohokoliv z nás, a to vše z neuvěřitelně velké vzdálenosti. Zřejmě k takovému scénáři  časem opravdu dojde, ale zatím se můžeme utěšovat tím, že více megapixelů ještě neznamená lepší fotky.  
Ve stávající "megapixelové válce" výrobci zvyšují rozlišení fotoaparátů, ale novější modely  často fotí hůř než jejich předchůdci. Paradoxně vyšší rozlišení může znamenat nižší kvalitu obrazu. Při zachování velikosti čipu více pixelů většinou způsobuje větší šum, který výsledek znehodnotí. Škoda, že tvůrci superfotoaparátu namísto gigapixelů neuvádějí parametry snímače, šum při vysokém ISO, dynamický rozsah,... Asi dobře ví proč. Jeden z mála parametrů, který uvedli – tři snímky za minutu, nevěští nic dobrého. Pokud budete vědět, že v ten a ten čas se má někde něco udát, fotit z velké dálky nazdařbůh s kadencí pár fotek do minuty neskýtá moc šancí, že se vám povede dobrý záběr. Nehledě na to, že u fotek z velké dálky zlobí i takové věci, jako jsou kouřový opar, pyl kvetoucích rostlin,...
Užitečnějším parametrem, než je počet gigapixelů, je jejich hustota na čipu (pixel density). Tato hodnota vypovídá o kvalitě výsledného obrazu mnohem více. A ještě jednu věc opoměli tvůrci gigasuperfoťáku zmínit. Že bude dost komplikované "udržet" záběr. I s malým pohybem bude klesat ostrost a také schopnost fotoaparátu zaostřit. Takže když byste s ním náhodou z nějakého hotelového pokoje časem přece jen fotili, bude lepší si předem objednat apartmán ne moc vysoko. Výškové budovy se při poryvech větru mohou natolik chvět, že byste na detailních záběrech toho nakonec moc vidět nemuseli.

S postupem času prosakují na veřejnost další údaje o přístroji AVARE2. Stránky Digital Photography Review například zveřejnili neautorizovaný text s nákresem na němž je uspořádání jednotlivých „sub-kamer“ do společné čočky objektivu dobře patrno. Tip nám poslal pan Luděk Horáček. Zde je odkaz: http://www.dpreview.com/news/2012/06/22/Gigapixel-camera-suggests-ways-to-offer-high-pixel-counts
Postupně budeme doplňovat další podrobnosti.
Inženýr David Pollock z University of Alabama v Huntsville je jedním z mála odborníků, kteří se zatím k fotoaparátu AWARE-2 vyjádřili mírně pesimisticky. Podle něj tato koncepce bude trpět "nedostatkem" ohniskové vzdálenosti. Meší hodnoty „f“ znamenají širší relativní aperturu a nižší teplotní šum. Na druhé straně, kratší ohnisková vzdálenost znamená menší zvětšení a nasnímaníé předměty se jeví, jakoby byly velmi vzdálené.Asi tím chce naznačit, že skutečnost není až tak dramatická, jak to vypadá z předkládaného snímeku.

Prameny:
Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA)
Brady, D. J., et al. Nature 486, 386–389 (2012)
Duke University



O fotoaparátu se s odstupem času vynořily další podrobnosti. Zde je odkaz:
http://www.highpants-thinkmachine.com/aware-2-the-gigapixel-camera/ http://www.highpants-thinkmachine.com/aware-2-the-gigapixel-camera/

Datum: 22.06.2012 07:55
Tisk článku

ČCHI Energie pro život a techniku - Žert Vlastimil, Sándor Andrej
 
 
cena původní: 238 Kč
cena: 212 Kč
ČCHI Energie pro život a techniku
Žert Vlastimil, Sándor Andrej

Diskuze:

Konecny prulom ve fotografii prijde

Vaclav Knowledge-integration,2012-07-06 12:01:12

s moznosti vypestovat si v nejakem 'okurkovem laku' biologicke lidske nebo zvireci oko, a napojit ho na nejaky kvantovy pocitac pro zpracovavani dat z nej plynouci.

Pujde uz primarne nikoli o fotoaparat, ale o kameru, ktera bude moci fungovat take jako fotoaparat.

Odpovědět

Tok dat

Richelieu Home,2012-06-27 16:10:45

Z meho pohledu maji jeden zasadni problem a to je prutok velkeho objemu dat. Neni problem ta data ulozit, je problem je dostat z kamery k disku.
PCIx karty dnes dokazi ukladat kolem 2GB/s v RAIDu je to nasobek. To je duvod proc nemuzou pouzit vetsi rozliseni cipu na kamere. Jinak kamera co pouzili dokaze delat i video ale jak uz jsem rekl nejsou schopni to dostat ven a tak jedou zatim jen 3obr/s.

PS: omlouvam se ale stale vsude pouzivan stejny nick
Co se tyce tech obrazovych defektu tak to neni problem dnes existuji programy ktere to pretahnou pres Tesla [CUDA] karty a ty to vycisti. To ovsem predstavuje dalsi nemalou ivestici, tesla karty jsou drahe a oni jich budou potrebovat nekolik aby to stihli delat v vrealu.

Odpovědět

Mě se jeví

Jan Kment,2012-06-25 15:33:32

jako základní nedostatek deformace v krajích obrazu. Pokud odtud vyjmete nějaký detail, budou zdi domů prohnuté k jedné straně a pokud se pokusíme tuto chybu odstranit, výsledkem bude ďábelsky strmá perspektiva. Lidské oko vidí jak vidí právě proto, že snímá ostře jen velmi úzký prostorový úhel. Jednotlivé obrázky takto nasnímaného panoramatu ani nejde přesně pospojovat. Vidění přímka = přímka je vlastně zrakový klam, který nelze aplikovat na obraz 180 x 180 stupňů.

Odpovědět

Nějak mi to nevychází

Milan Štětina,2012-06-25 08:53:37

98 čipů po 14megapixelech je 1.4gigapixelu tak kde se bere těch 50giga. Teoreticky by šlo nafotit 40 snímků rychle za sebou vždy s malým posunutím a pak složit, ale je divné, že o tomto klíčovém triku není v článku ani zmínka. Zřejmě stejný trik, jako když foťák dělá 10megapixelové fotky z 2megapixelového čipu (prostě si ty další pixely dovymyslí interpolací).
Jinak by mě taky zajímalo, kam se tolik dat dá uložit třikrát za minutu (zejména v rawu, ale i jpeg je docela hukot).

Odpovědět


jde o počet využívaných prvků

Josef Pazdera,2012-06-25 14:16:16

Stávající fotoaparát při apertuře 1.6 cm poskytuje rozlišení 1 gigapixel. Možnost osazení vícero kamerovými prvky (maximum je 220) dovoluje zlepšit parametr až na padesát giga. Proto její tvůrci hovoří o tom, že vytvořili 50 000 megapixelovou kameru i když ji fyzicky zatím využívají jen s s těmi 98 prvky na snímky o jednom giga.

Odpovědět

Doplnění

Josef Pazdera,2012-06-24 00:41:45

S postupem času začínají prosakovat další podrobnosti o přístroji AVARE2. Začali jsme je doplňovat na konec článku.

Odpovědět

technologické limity...

Jan Poslušný,2012-06-23 10:55:46

Nemyslím si, že by klasická optika dosáhla technologických limitů. Fotografické objektivy kreslí běžně 50/mm, ačkoliv difrakční mez je velmi zhruba 1700/mm. Kvalitu ovlivňují spíše chromatické vady atd., a tam se neustále vymýšlejí nové materiály a optimalizuje se.

Se zmenšováním objektivů musíte taky zkracovat ohnisko, abyste zachovali rozlišení, a to vede k nutnosti zmenšování čipu, a to zase vede k vyššímu digitálnímu šumu.

Odpovědět


hmotnost

Jan Volner,2012-06-23 11:33:00

Obávám se, že limitní pro běžného uživatele je právě velikost a hmotnost objektivů. Když se podívám na vybavení těch, co fotí vládní delegace, jaká mají monstra, to není zrovna cesta pro běžného spotřebitele. Kolik by podle Vás mohl vážit objektiv, aby zabral šíři, jaká je na předkládaném obrázku a udělal stejně kvalitní práci?

Odpovědět


70cm ?

Filip Filip,2012-06-23 20:38:59

Trochu jsem to propocitaval a při alternativním řešení za slušných světelných podmínek mi vychází že bych potřeoval objektiv s průměrem skel okolo třičtvrtě metru, nebo se pletu?

Odpovědět


objektiv se světelností f0,0 ? :)

Milan Tuček,2012-06-26 15:14:42

Já bych se vydal cestou elektromagnetického pole, jež ohne paprsek světla, tak jako čočka objektivu. Ovšem bez ztráty světelného toku. Akorát si nedovedu představit to napájení :)

Odpovědět

David Brady, popisek

Martin Zajíček,2012-06-22 14:23:53

..."David Brady, vedoucí kolektivu stavitelů megapixelové kamery"... Tak jak teda? mega nebo giga.. a jak tady kolega zmínil, víc než kamera to bude asi fotoaparát(camera).

Odpovědět


mega i giga

Josef Pazdera,2012-06-22 22:30:07

Správně je samozřejmě giga fotoaparát. Ale sami autoři v prezentaci pro veřejnost používají oba termíny "50 000 megapixelová kamera", i gigapixelová. Proto i tady v článku jsem použil oba. I když není termín "padesáti tisícová mega kamera" termín matematicky správný, je účelný - teprve pak začne být i laikům jasné, o jaký kus posunuli laťku ve srovnání se současnými fotoaparáty výše. A právě to byl i náš úmysl.
S tou kamerou a fotoaparátem máte pravdu. V angličtině je kamera totéž. Jednak jsem se hodlal vyvarovat stálého opakování slova fotoaparát, ale máte pravdu, v textu to opravíme na fotoaparát.

Odpovědět

Rozlišení lidského oka?

Vojtěch Kocián,2012-06-22 11:28:45

Jak je myšleno porovnání s rozlišením lidského oka? Jde o celkový počet "pixelů" v lidském oku nebo o počet "pixelů" na steradián v místě žluté skvrny? Jde o dost výrazný rozdíl, protože mimo žlutou skvrnu lidské oko moc vysoké rozlišení nemá. Hádal bych, že jde o druhou variantu, protože celkově má lidské oko jen kolem jednoho megapixelu (počítáno podle nervových vláken).

Odpovědět

Opravdu

Josef Šoltes,2012-06-22 11:26:48

Já měl dojem, že obraz za hranicí cca 100 Mpx je už celkem k ničemu, protože optické podmínky neumožňují uložit obraz ostře. I pokud byste měli ten nejlepší objektiv, tak refrakce, difrakce a atmosférické poruchy vám znemožní udělat ostrý snímek i kdyby jste měli terapixelový fotoaparát. Ideální na fotografování ve vakuu...

Odpovědět


Záleží...

Vojtěch Kocián,2012-06-22 11:38:39

To není tak úplně pravda. Záleží na šířce zorného pole a tedy Vámi udávané omezení bude platit pro nějakou hodnotu v megapixelech na steradián. Ta navíc bude poměrně vysoká (a závislá na vzdálenosti fotografovaného objektu respektive vzdálenosti, kterou musí paprse atmosférou urazit), protože pokud vezmu velmi silný dalekohled, tak mohu vidět ostře i velmi vzdálené objekty s velkým zvětšením. Obdobně s mikroskopem.

Druhá věc je vlnová délka světla a hustota prvků snímacího čipu. Tady jde rozlišení nahánět zvětšováním čipu, což v podstatě udělali, když použili 98 jednotlivých čipů.

Odpovědět

Vyhledávání v obrazových datech

Pavel Bílek,2012-06-22 09:34:06

Stejně bude nakonec na chytrém softwaru, aby v nasnímaných datech pomohl najít zajímavá místa. Asi to dopadne tak, že vyhledávání zajímavých míst bude probíhat už při pořizování obrazových dat just-in-time. Ukládat se bude jen to, co software vyhodnotí jako zajímavé. Bude jeden širokoúhlý objektiv s určitým rozlišením plus spousta objektivů sledujících zajímavé detaily.

Odpovědět

Moc hezké

Pavel Hudecek,2012-06-22 09:01:28

Rád dělávám panoramata s max zoomem, výsledkem jsou obrázky 50-700 MPx, ale je to šíleně pracné. Výsledek mívá formu "nudle" široké 30-100 tisíc px, vysoká 2-3, ale někdy i 15 tisíc px. Obnáší to ale třeba 3/4 hodiny stát na místě a cvakat, při tom dávat pozor, aby nic nechybělo. Většinu času ale čekám, až se obrázky uloží. Pokud se výsledek podaří a počítač všechno za půl až jeden den spojí, obvykle při zkoumání, zda to spojil správně, narazím na spoustu věcí, kterých jsem si nikdy nevšiml. Hlavní problémy jsou:
1. Během focení se mění světelné podmínky, případně rozložení stínů mraků po scéně.
2. Chyba paralaxy: Pokud se v záběru nacházejí blízké i vzdálené objekty, musí osy všech snímků procházet jedním bodem, který se nachází uvnitř objektivu na místě, kde by dírková komora měla dírku, kdyby tam byla místo něj. Jinak to principielně nejde spojit.
3. Přes veškerou snahu někde něco chybí a výsledek zas nejde spojit.
4. Pokud jsou v nezanedbatelné části záběru lidi, auta a jiné pohyblivé objekty ...
Téměř vždy se vyskytne alespoň jeden z výšeuvedených problémů, případně i nějaký další. V článku prezentovaný fotoaparát (kamera je chyba překladu: camera=fotoaparát) všechny čtyři popsané problémy řeší. Je skoro zázrak, že všechno uloží několikrát do minuty.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni












Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace