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La fotografia computazionale utilizza software per migliorare digitalmente le fotografie. Lo fa in molti modi ed è più comunemente usato negli smartphone. In effetti, la fotografia computazionale è in gran parte responsabile del motivo per cui le fotocamere degli smartphone ora sono così buone, specialmente se confrontate con fotocamere molto più grandi e costose.
Diamo un'occhiata a cosa comporta la fotografia computazionale e come viene utilizzata per migliorare le immagini.
In che modo la fotografia computazionale migliora le immagini?
Pixabay: nessuna attribuzione richiesta.
Tradizionalmente, ogni fotografia viene realizzata attraverso due processi principali. Innanzitutto, c'è il componente ottico, che include l'obiettivo, il sensore della fotocamera e le impostazioni, e poi c'è l'elaborazione delle immagini. Di solito, l'elaborazione delle immagini avviene dopo la realizzazione di una fotografia, durante lo sviluppo di una pellicola o la manipolazione di un'immagine utilizzando software come Photoshop.
Al contrario, la fotografia computazionale avviene automaticamente, fianco a fianco con l'effettiva cattura della fotografia. Ad esempio, quando apri la fotocamera dello smartphone, stanno già accadendo diverse cose, tra cui l'analisi del colore dell'area locale e il rilevamento di oggetti come i volti all'interno della scena. Questi processi avvengono prima, durante e subito dopo aver scattato una fotografia e possono migliorarne drasticamente la qualità.
Quindi, quali sono alcune delle funzioni della fotografia computazionale?
Impilamento delle immagini
L'impilamento delle immagini si verifica quando più immagini vengono combinate per conservare le migliori qualità di ciascuna. Gli smartphone lo usano molto spesso, specialmente quando si scattano fotografie ad alta gamma dinamica (HDR). La fotocamera acquisisce immagini in sequenza molto rapidamente, modificando leggermente l'esposizione ogni volta. Impilando le immagini, è possibile conservare i dettagli delle parti più chiare e più scure dell'immagine.
Ciò è particolarmente utile con scene che hanno parti sia luminose che scure. Ad esempio, potresti scattare una foto di una città con un luminoso tramonto alle spalle. L'impilamento delle immagini consente al telefono di esporre correttamente sia il sole che la città più buia, consentendo di scattare un'immagine vivida e dettagliata.
Binning pixel
Il problema con gli smartphone è che i sensori della fotocamera devono essere molto piccoli, il che significa che per un sensore ad alta risoluzione anche i pixel devono essere molto piccoli. Ad esempio, uno dei Samsung S21 I sensori di misura 64 megapixel e 1,76 pollici di diametro. Ciò equivale a una dimensione in pixel di 0,8 micrometri, più di cinque volte più piccola della maggior parte dei pixel DSLR, il che è un problema perché i pixel più piccoli lasciano entrare meno luce rispetto ai pixel più grandi, con il risultato di immagini di qualità inferiore.
Il binning dei pixel evita questo problema combinando le informazioni dei pixel vicini in un pixel. In questo modo, quattro pixel adiacenti diventeranno uno. Il problema è che riduce la risoluzione massima di un quarto (quindi una fotocamera da 48 megapixel produrrà un'immagine da 12 megapixel). Ma il compromesso di solito vale la pena quando si tratta di qualità dell'immagine.
Profondità di campo simulata
Pixabay - nessuna attribuzione richiesta
Noterai che le immagini dello smartphone generalmente mostrano tutto più o meno a fuoco, incluso lo sfondo dello scatto. Il motivo diventa un po' tecnico, ma fondamentalmente, poiché il sensore di uno smartphone è così piccolo e l'apertura dell'obiettivo è tipicamente fissa, ogni scatto ha un grande profondità di campo .
In confronto, le immagini di fotocamere di fascia alta come le reflex digitali avranno spesso uno sfondo sfocato molto morbido che migliora la qualità estetica complessiva dell'immagine. Gli obiettivi e i sensori delle fotocamere di fascia alta possono essere manipolati per ottenere questo risultato.
Gli smartphone utilizzano invece il software per ottenere questo effetto. Alcuni telefoni hanno più obiettivi che scattano una foto del primo piano e dello sfondo contemporaneamente, mentre alcuni hanno un software che analizza la scena alla ricerca di oggetti e dei loro bordi e sfoca lo sfondo artificialmente.
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A volte questo processo non funziona molto bene e lo smartphone non riesce a rilevare correttamente i bordi, sfocando parti di una persona o un oggetto sullo sfondo e portando ad alcune foto interessanti. Ma il software sta diventando più sofisticato, portando ad alcuni eccellenti ritratti da smartphone.
Correzione del colore
Praticamente ogni fotocamera ha un'opzione di bilanciamento del colore. Al giorno d'oggi, la maggior parte delle fotocamere può farlo in modo completamente automatico. La fotocamera acquisirà informazioni sulla temperatura del colore nella scena e determinerà quale tipo di illuminazione è abbondante. È il caldo bagliore arancione del tramonto o il blu brillante dell'illuminazione fluorescente per interni? La fotocamera prenderà queste informazioni e regolerà di conseguenza i colori nella fotografia.
Nitidezza, riduzione del rumore e manipolazione del tono
Per migliorare la qualità delle immagini, molti smartphone applicheranno vari effetti alla fotografia, tra cui nitidezza, riduzione del rumore e manipolazione dei toni.
- La nitidezza si applica in modo selettivo alle sezioni a fuoco delle immagini.
- La riduzione del rumore elimina gran parte della granulosità che si verifica in situazioni di scarsa illuminazione.
- La manipolazione del tono è come applicare un filtro. Altererà le ombre, le luci e i toni medi della fotografia per darle un aspetto più accattivante.
Usi per la fotografia computazionale
La fotografia computazionale ha reso possibili alcune cose incredibili sulle piccole e discrete fotocamere dei nostri smartphone.
Fotografia notturna
L'utilizzo della sovrapposizione di immagini HDR per acquisire più esposizioni di una scena consente agli smartphone di acquisire immagini nitide e di alta qualità in condizioni di scarsa illuminazione.
Astrofotografia
Alcuni telefoni, come Google Pixel 4 e versioni successive, includono una modalità di astrofotografia. Ad esempio, Pixel 4 richiede 16 esposizioni di 15 secondi. La lunga esposizione consente al sensore del telefono di raccogliere quanta più luce possibile, mentre le esposizioni di 15 secondi non sono abbastanza lunghe da consentire al movimento delle stelle di causare striature nella foto risultante.
Queste immagini vengono quindi combinate, gli artefatti vengono rimossi automaticamente e il risultato è una splendida immagine del cielo notturno.
Ritratto di moda
Con l'opzione per simulare la profondità di campo, gli smartphone possono scattare splendidi ritratti, compresi i selfie. Questa opzione può anche isolare gli oggetti in una scena, aggiungendo un aspetto sfocato allo sfondo.
Modalità Panorama
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Come l'HDR, altre forme di fotografia comportano la combinazione di più immagini. La modalità panoramica inclusa nella maggior parte degli smartphone prevede di scattare più fotografie, quindi il software le unisce insieme nel punto in cui si incontrano per creare una fotografia di grandi dimensioni.
Alcune fotocamere includono versioni davvero interessanti di questo. Ad esempio, alcuni droni come Mavic Pro 2 includono un'opzione di foto sferica. Il drone scatterà una serie di fotografie e le unirà per creare quella che sembra una Terra in miniatura.
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Fotografia computazionale: sensori piccoli, foto eccellenti
Con l'evolversi della fotografia computazionale, le fotocamere più piccole come quelle utilizzate nei telefoni, nei droni e nelle action cam miglioreranno drasticamente. Essere in grado di simulare molti degli effetti desiderabili di combinazioni fotocamera/obiettivo più grandi e più costose sarà interessante per molte persone.
L'automazione di questi processi aiuterà le persone comuni senza esperienza fotografica a scattare foto straordinarie, qualcosa di cui i fotografi professionisti potrebbero non essere troppo contenti!
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Jake Harfield è uno scrittore freelance con sede a Perth, in Australia. Quando non scrive, di solito è fuori nella boscaglia a fotografare la fauna locale. Puoi visitarlo su www.jakeharfield.com
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