Vuosikymmenien ajan ainoa tapa saada tunnelmallisia muotokuvia kauniilla bokeh-efekteillä oli suuri kuvakenno ja suuret polttovälit. Viime vuosien aikana älypuhelimet ovat oppineet luomaan taustasumennustehosteen ohjelmiston avulla. Tässä artikkelissa selitämme, mitä bokeh on, kuinka älypuhelimet jäljittelevät tätä vaikutusta ja erilaisia lähestymistapoja tähän.
Epäselvä tausta ohjaa katsojan huomion kuvattuun kohteeseen. Tätä epäselvyyttä kutsutaan nimellä bokeh, japaninkielisen sumeutta tarkoittavan sanan mukaan. Bokeh-tilaa kutsutaan usein myös muotokuvaksi, koska se sopii erityisen hyvin muotokuviin. / © NextPit
Tietoja tarkennuksesta ja epäterävyydestä kameroissa
Aluksi haluaisin selittää tarkennuksen ja epäterävyyden käsitteen ja tätä tarkoitusta varten pitää objektiivia yhtenä yksittäisenä objektiivina yksinkertaisuuden vuoksi. Mitä suurempi tämän linssin halkaisija on, sitä nopeammin säteet ajautuvat erilleen seuraavan kuvan säteen reitillä. Tämän seurauksena tarkennuksen ulkopuolella olevia kohteita ei enää kuvata täsmällisesti, vaan yhä suurempana ympyränä linssin halkaisijan kasvaessa. Heti kun yksi näistä ympyröistä tulee anturissa suurempi kuin yksi pikseli, kyseinen kuvaosio ei ole enää tarkennettu.
Yksinkertaisuuden vuoksi olemme olettaneet, että polttoväli on rajoittamaton ja siten saapuvat valonsäteet ovat yhdensuuntaisia. Mitä suurempi linssi, sitä pienempi toleranssi, kunnes pikselin koko (3) ylittyy. Pienellä linssillä (2) valonsäteet kulkevat enemmän yhdensuuntaisesti tietystä pisteestä kuin suurella linssillä (1). / © NextPit
Linssin halkaisijan lisäksi linssin polttovälillä on merkitystä. Mitä suurempi polttoväli, sitä valikoivampi tarkennus. Se, mitä saatat tietää esimerkiksi 24 tai 26 millimetrin etäisyydeltä tietolomakkeesta, ei ole linssien todellinen polttoväli; 35 mm:n vastaava polttoväli on tässä määritetty. Se kuvaa polttoväliä, jonka 36 x 24 millimetrin anturilla varustetun kameran objektiivilla tulisi olla, jotta se saavuttaisi saman kuvakulman kuin älypuhelimen linssi-sensoriyhdistelmällä. Älypuhelimen laajakulmalinssien todelliset polttovälit ovat itse asiassa 4,0-4,5 millimetriä.
Yksi asia on selvä mini-objektiivin ja pienten polttovälien ansiosta: Syvyysterävyys on aina valtava älypuhelimissa, eikä se myöskään auta, että älypuhelimissa on pienempi hämmennyspiiri kuin yksilinssisissä refleksikameroissa niiden omien ominaisuuksiensa vuoksi. pieniä pikseleitä. Olen tietoisesti jättänyt pois yhden syväterävyystekijän: etäisyyden kohteesta – mitä lähempänä etäisyys, sitä valikoivampi syväterävyys. Useimmat teistä ovat havainneet vaikutuksen makrokuviin älypuhelimella.
iPhone X ja Pixel 2 käyttävät kumpikin erilaisia lähestymistapoja bokeh-tehosteiden luomiseen. / © NextPit
Paljon suorittimen hevosvoimaa suuren objektiivin sijaan
Yksi asia, jota älypuhelimet tarjoavat, on kuitenkin paljon laskentatehoa ja/tai muita fyysisiä keinoja toistaa tehosteet kuvankäsittelyn avulla. Yleisesti ottaen se toimii aina siten, että kamera erottaa etualan ja taustan ja sumentaa sitten taustaa. Samalla mitä selkeämmin kohde ja tausta erotetaan toisistaan, sitä vaikuttavampi vaikutus on.
Joitakin tähän prosessiin liittyviä puutteita ovat ulkonevat karvat, jotka ovat epäselviä taustan kanssa. Jopa lasi on jatkuva ongelma bokeh-toiminnoille: Useimmissa tapauksissa esitettävän henkilön silmälasien linssit ovat etualalla, mutta lasien läpi näkyvä tausta ei ole hämärtynyt, mikä olisi tapahtunut visuaalisessa bokeh-efektissä.
Silmälasien linssit tai pienet yksityiskohdat tekevät bokeh-tiloista usein mahdottoman tehtävän. / © NextPit
Nämä älypuhelinkokeet syväterävyyden kanssa eivät ole täysin uusia. HTC One (M8) ja jopa useat Nokia Windows Phone -laitteet (RIP) toivat bokeh-efektin kuviin. Kuvanlaatu tai prosessointinopeus eivät kuitenkaan olleet riittävän hyvät, ja sen seurauksena se onnistui lopulta saavuttamaan vasta kahden viime vuoden aikana.
Kuten nykyäänkin, eri lähestymistapoja käytettiin edellä mainituissa HTC One (M8)- ja Nokia-laitteissa, jotka molemmat löytyvät edelleen hyvin samankaltaisessa muodossa tämän päivän älypuhelimista. Haluamme käsitellä eroja ja niiden etuja ja haittoja alla olevissa kappaleissa. Sonya, LG:tä ja HTC:tä lukuun ottamatta – One (M8) lukuun ottamatta – kaikki suuret valmistajat tarjoavat nyt laitteita, joissa on bokeh-toiminto.
Viisi seitsemästä tässä esitetystä älypuhelimesta tarjoaa bokeh-efektin. / © NextPit
Kaksoiskamera bokeh-tehosteille
Kuten kaksoiskameran edelläkävijä HTC One (M8), monet älypuhelimet käyttävät nykyään myös kaksoiskameraa laskeakseen syvyyskartan kuvattavasta kohtauksesta. Samoin kuin aivomme ja kaksi silmäämme, älypuhelin käyttää molempien linssien poikkeamaa. Ohjelmisto käyttää pehmeää tarkennusta kuvan osiin, jotka tunnistetaan taustaksi.
Samat polttovälit
Huawein, Honorin, Nokian ja Motorolan kaksoiskamerat käyttävät identtisiä polttoväliä kummallekin kahdelle anturille, mikä mahdollistaa bokeh-toiminnot laajakulmakuvissa. Halvemmissa kaksoiskameramalleissa, kuten Honor 7X:ssä, toisen kameran resoluutio on vain 2 megapikseliä, joten sen ainoa tarkoitus on luoda syvyyskartta.
Toisaalta lippulaivoilla on lisätarkoitus kameralle: Esimerkiksi Huawei Mate 10 Prossa toinen anturi ottaa korkearesoluutioisia mustavalkoisia kuvia täydentääkseen takakameran RGB-kuvia lisäkirkkaustiedoilla. Sen tarkoituksena on parantaa kuvanlaatua erityisesti digitaalista zoomia käytettäessä. Toisaalta OnePlus 5T:n toinen kamera on tarkoitettu auttamaan yökuvia otettaessa.
OnePlus 5T:ssä ja Huawei Mate 10 Prossa on kummassakin kaksi kameraa, joilla on sama polttoväli, vaikkakin eri antureilla. / © NextPit
Eri polttovälit
Muut mallit, kuten Asus Zenfone 4, iPhonet tai OnePlus 5, käyttävät eri polttoväliä molemmissa objektiiveissa. Tämän seurauksena bokeh-toiminto ei ole käytettävissä laajakulmatilassa, koska telemoduuli ei salli toista näkymää koko kuvan syvyyskartan luomiseksi. Se toimii kuitenkin päinvastoin: laajakulmakamerasta otettu kuva auttaa luomaan syvyyskartan telekuvaa varten.
Tämä rajoitus ei välttämättä ole kauhea käytännössä. Tele-moduulin pidemmät polttovälit antavat joka tapauksessa paremmat tulokset muotokuvissa. Yksi erikoistapaus on Galaxy Note 8: Sen laajakulma-anturi tarjoaa nimittäin kahden pikselin automaattitarkennuksen, mikä tekee bokeh-efektin mahdolliseksi ilman toista kameraa – ainakin teoriassa, mutta tarkennamme sitä hieman myöhemmin.
Samsung Galaxy Note 8:ssa ja iPhone 8 Plus:ssa on kummassakin kaksoiskamera eri polttovälillä. / © NextPit
Poikkeuksellisia tapauksia
On myös satunnaisia kokeita monimutkaisemmilla kamerajärjestelmillä, joissa syvyyskarttaa ei lasketa molempien linssien poikkeamasta. Esimerkiksi iPhone X:n etukamera heijastaa infrapunapistekuvion ympäristöön, jolloin se ei vain havaitse käyttäjän kasvoja, vaan myös rajaa ne puhtaasti pois ympäristöstä. Huawei työskentelee hyvin samanlaisen järjestelmän parissa.
Asus Zenfone AR ja Lenovo Phab 2 Pro, joissa kummassakin on takakameran alle integroitu lennonaikakamera, vievät sen askeleen pidemmälle. Prosessin aikana he skannaavat huoneen infrapunalaserilla, mikä taas lisää kantamaa. Tämä Googlen Project Tangossa edistämä tekniikka ei ole toistaiseksi onnistunut saamaan jalansijaa. Muualla teimme jo laajan raportin Time-of-flight-kameroista ja Project Tangosta.
Phab2 Pron lentoaikakamera luo näyttäviä AR-tehosteita. Tämä toimii nyt kuitenkin myös perinteisten älypuhelinkameroiden kanssa, kun se on yhdistetty lisäantureiden kanssa. / © NextPit
Bokeh-tehosteet yhdellä objektiivilla
Tunnet varmasti vaikutuksen: Sulje toinen silmä ja syvyyshavaintosi toimii vain rajoitetusti. Joten kuinka älypuhelimet, joissa on vain yksi linssi, onnistuvat erottamaan etualan ja taustan?
Aiemmin oli sovellus nimeltä Refocus edellä mainituille Windows Phone -puhelimille. Täällä älypuhelimet vain ottivat kuvia eri tarkennuspisteillä ja käyttäjä sai sormen napautuksella valita, mihin alueisiin keskittyä. Vaikka se toimi erittäin hyvin, se oli hyvin hidas ja siten käytännöllinen vain rajoitetusti. Laitteet ja ohjelmistot ovat kuitenkin nykyään kehittyneempiä, minkä vuoksi se toimii myös ilman tarkennushaarukointia.
Luojan kiitos kahden pikselin automaattitarkennuksesta: Google Pixel 2 tarvitsee vain yhden kuvakennon bokeh-tehosteita varten. / © NextPit
Google Pixel 2 tarjoaa bokeh-efektin yhdellä linssillä. Yksi IMX362-kuvakennon ominaisuus on hyödyllinen tässä, nimittäin kahden pikselin automaattitarkennus. Se jakaa anturin jokaisen pikselin kahteen puolikkaaseen ja, kuten kaksoiskamerassa, tämä prosessi mahdollistaa kahden hieman siirtyneen kuvan luomisen. Tekninen toteutus on kuitenkin monimutkaisempi kuin kahdella yksittäisellä anturilla, koska offset ei ole senttimetrialueella, vaan pikemminkin yhtä suuri kuin puolet linssin halkaisijasta. Varsinainen pikselien luontiprosessi yhdistää täydellisen joukon valokuvia syvyyskartalta ja käyttää lisäksi tekoälyn tukemaa kuva-analyysiä.
Esimerkiksi Galaxy S8:ssa ja S8+:ssa Samsung käyttää myös kuvakennoa, jossa on kahden pikselin automaattitarkennus (Sony IMX333), mutta on toistaiseksi luopunut todellisesta bokeh-toiminnallisuudesta. Valikoiva tarkennus toimii vain makrokuvissa ja ilman käyttäjän syötteitä. Tulevan Oreo-päivityksen on kuitenkin tarkoitus antaa Samsung Duolle todellinen bokeh-tila. Muissa kahden pikselin automaattitarkennuksella varustetuissa älypuhelimissa, kuten HTC U11 tai Moto G5 Plus, ei tällä hetkellä ole bokeh-toimintoa, vaikka ohjelmistopäivitys voi myös tarjota ne.
Mitä te tyypit olette mieltä?
Yhteenvetona voidaan todeta, että ilmakehän taustasumentamiseen on monia eri tapoja, jopa pienillä kuva-antureilla ja älypuhelinkameroissa olevilla minilinsseillä. Millaisen lähestymistavan haluaisit seuraavaan älypuhelimeesi? Keskustellaan eduista ja haitoista alla olevissa kommenteissa!
