Quali sono i meccanismi di base della fotocamera a campo luminoso Lytro?

lytro.com descrive la loro nuova telecamera per il campo di luce come in grado di catturare l'intero campo di luce, piuttosto che solo un piano di luce, consentendo in tal modo una serie completamente nuova di possibilità di post-elaborazione, tra cui messa a fuoco e regolazione della prospettiva.

Che tipo di sensore potrebbe "catturare ogni raggio di luce in ogni direzione in ogni momento"? In che modo sarebbe possibile codificare e manipolare una quantità sostanzialmente infinita di informazioni? Ci sarebbe una lente frontale in qualche senso tradizionale?

Ecco la tesi dell'inventore: http://www.lytro.com/renng-thesis.pdf

Qualcuno può ridurre questo per quelli di noi che hanno familiarità con le tecnologie tradizionali?

Il modo più semplice per pensarci è il seguente:

Immagina che invece di una videocamera, disponevi di una griglia di 100 videocamere in un array 10x10. Quando spari un colpo, ognuno di loro spara allo stesso tempo. Ognuno avrà una visione leggermente diversa della cosa di cui stai scattando una foto. Esistono alcuni modelli matematici che è possibile utilizzare per "ingegnerizzare" l'immagine e ricostruirla in diversi modi. Ecco di cosa si tratta, tranne che invece di 100 telecamere, ne hai migliaia e sono tutte formate da una serie di obiettivi appena sopra il piano del sensore. Quindi l'immagine che esce dal sensore della fotocamera ha un mucchio di cerchi di immagini parziali che differiscono leggermente da quella accanto a loro. Quindi usano la matematica per riassemblare una singola immagine da quelle immagini parziali.

Ecco la mia sintesi dopo aver letto il documento molto accessibile di Ren Ng.

In una fotocamera digitale tradizionale la luce in arrivo è focalizzata su un piano, il sensore, che misura la luminosità di ogni cella fotosensibile, pixel. Questo produce un'immagine finale, nel senso che il raster di valori risultante può essere tracciato come un'immagine coerente.

Una fotocamera a campo luminoso ( Plenoptic ) utilizza lo stesso tipo di sensore, ma posiziona una serie di microlenti davanti al sensore. Questo diventa il piano di imaging e definisce la risoluzione in pixel delle immagini postelaborate anziché il sensore nel suo insieme. Ogni microlente cattura i raggi di luce per le diverse direzioni, producendo una "immagine di apertura secondaria" che viene registrata su un gruppo di celle sul sensore. Un diagramma utile dall'articolo:

La fotografia convenzionale che si sarebbe formata può essere derivata sommando la matrice di immagini con apertura secondaria per ciascun pixel. Ma il punto è che le derivazioni diventano possibili attraverso l'uso di calcoli di ray tracing. (Leonardo de Vinci sarebbe invidioso.) In particolare la profondità di campo può essere manipolata, disaccoppiando così le tradizionali catene di apertura / profondità di campo. Anche la correzione dell'aberrazione dell'obiettivo può essere fattibile.

Il documento caratterizza che il campo di luce "totale", e "tutte" le direzioni della luce, possono essere catturati, quando in realtà sarebbe limitato dal numero di microlenti, il sensore immobiliare sotto ciascuno, ecc. Naturalmente come qualsiasi cosa altrimenti, se si può ottenere una risoluzione sufficiente, si potrebbe dire "praticamente tutto". Quindi suppongo che le telecamere Plenoptic pubblicizzino il conteggio dei pixel E il conteggio dei raggi.