Учёные создали камеру с «вычислительной линзой» — автофокус на каждый пиксель

Классические объективы, в силу своего устройства, способны фокусироваться только на одном объекте, как и человеческий глаз. Исследователи из Университета Карнеги-Меллона (CMU) разработали систему автофокусировки, которая «позволяют камере решать, какие части изображения должны быть резкими». Это даёт камере возможность одновременно держать в фокусе несколько объектов, независимо от расстояния до каждого их них.

Традиционные линзы ограничены возможностью фокусировки на объекте только в одной фокальной плоскости за раз, в большей или меньшей степени размывая всё, что находится позади или перед этим объектом. Такой эффект придаёт изображениям глубину, что уместно для портретов, но для чёткого просмотра полной сцены в кадре может понадобиться объединение нескольких снимков с разным фокусным расстоянием.

По словам доцента CMU Мэтью О’Тула (Matthew O’Tool), разработанная учёными университета система «пространственно изменяющейся автофокусировки» сочетает в себе ряд технологий, которые «позволяют камере решать, какие части изображения должны быть резкими — по сути, предоставляя каждому пикселю свою собственную крошечную регулируемую линзу».

Исследователи разработали «вычислительную линзу», которая сочетает в себе линзу Ломана — две изогнутые кубические линзы, смещающиеся относительно друг друга для настройки фокуса, — с фазовым пространственным модулятором света — устройством, которое контролирует преломление света в каждом пикселе, — что позволяет системе одновременно фокусироваться на разной глубине.

Система использует два метода автофокусировки: контрастную автофокусировку (CDAF), которая делит изображения на области с независимой регулировкой резкости, и фазовую автофокусировку (PDAF), которая определяет, находится ли объект в фокусе и какое направление фокусировки следует скорректировать.

По словам профессора CMU Асвина Санкаранараянана (Aswin Sankaranarayanan), эта экспериментальная система «может коренным образом изменить то, как камеры видят мир». Исследователи полагают, что технология может иметь более широкое применение, выходящее за рамки традиционной фотографии, включая повышение эффективности микроскопов, создание реалистичного восприятия глубины для VR-гарнитур и помощь беспилотным автомобилям в восприятии окружающей среды с «беспрецедентной чёткостью».