Fotografia obliczeniowa – co to jest? Wyjaśniamy

Fotografia obliczeniowa – co to jest? Zacznijmy od przykładu. Zdarzyło ci się kiedyś tak, że ty i twój znajomy robiliście zdjęcie tej samej sceny, ale jedno z was miało zaawansowaną lustrzankę cyfrową, a drugie smartfona? Na pewno tak. Co zabawniejsze – często zdjęcie wykonane smartfonem fotograficznym może wyglądać z automatu lepiej. Wszystko to dzięki algorytmom sztucznej inteligencji, które automatycznie przetwarzają obraz. Tak oto, za sprawą fotografii obliczeniowej, fotografia mobilna może górować nad konwencjonalną.

Fotografia obliczeniowa to sposób rejestrowania obrazu cyfrowego i przetwarzania go w oparciu nie o optykę, a działania programowe. Mark Levoy z Uniwersytetu Stanforda, który odpowiadał przez lata za aparaty w smartfonach Google Pixel, definiuje fotografię obliczeniową jako techniki wspomagania lub rozszerzania możliwości fotografii cyfrowej tak, by efekt końcowy przekraczał możliwości wykonania go aparatem tradycyjnym.

Ta definicja brzmi dziwnie, bo przecież jak to możliwe, by smartfony z małymi matrycami, ciemnymi obiektywami i zminiaturyzowanymi układami mogły oszukać prawa fizyki – optykę i światło. Niby się nie da, a jednak. Musimy pamiętać, że smartfony to naprawdę potężne urządzenia wyposażone w bardzo szybkie procesory, będące w stanie nadrobić swoje niedoskonałości dopracowanym oprogramowaniem. Na dodatek robią to niemal w czasie rzeczywistym, czego świetnym przykładem jest tryb nocny w Google Pixel.

Algorytmy są rozwijane przez ogromne zespoły inżynierów na całym świecie, a technologia jest rozwijana każdego dnia. Przewaga tego polega na tym, że wprowadzenie kilku linijek nowego kodu może zmienić wszystko, a zaimplementowanie ich do smartfona to ułamek sekundy. W przypadku profesjonalnego sprzętu fotograficznego dochodzi sprawa podzespołów. Na logikę biorąc – zrobienie nowego oprogramowania zajmie mniej czasu niż zbudowanie aparatu od początku do końca. Idą też za tym koszty.

Doskonałym przykładem fotografii obliczeniowej są tryby portretowe we współczesnych smartfonach. Do rozmycia tła (symulacji głębi ostrości) są wykorzystywane dane z tzw. mapy głębi tworzonej przez jeden lub kilka obiektywów jednocześnie. Program je przetwarza i w ten sposób wie, w jakiej odległości znalazł się obiekt, który ma być ostry i oblicza nie tylko miejsce zaczęcia rozmywania, ale jego moc udając w ten sposób działanie drogich obiektywów w aparatach fotograficznych. Podobnie sprawa ma się z symulowaniem oświetlenia studyjnego oraz ulepszaniem zdjęć, jak funkcja wygładzania skóry.

Pierwsze na świecie zdjęcie czarnej dziury to również fotografia obliczeniowa. Ten kadr byłby niemożliwy do wykonania, jeśli chcielibyśmy użyć do tego zwykłego aparatu. Teleskop musiałby być przeogromny (mniej więcej taki, jak sama Ziemia). Do realizacji tego zdjęcia posłużyło 8 teleskopów z różnych obserwatoriów na naszej planecie. Połączenie danych, które pobrały, pozwoliły na późniejsze scalenie ich i wygenerowanie obrazu końcowego.

Sama definicja fotografii obliczeniowej, to szczyt góry lodowej. Obecnie popularne jest rozwijanie algorytmów sztucznej inteligencji do automatycznej obróbki zdjęć, czego przykładem jest program Luminar AI. Można powiedzieć w uproszczeniu, że rozumie on, jaki obraz wgraliśmy i automatycznie dobiera najlepszy sposób edycji – zarówno w przypadku portretów, jak i zdjęć krajobrazowych.

Możliwości są nieskończone. Wszystko zależy od pomysłowości inżynierów i programistów. Mimo wszystko fotografia obliczeniowa może nigdy nie wygryźć z rynku fotografii tradycyjnej. Do dzisiaj ludzie czerpią ogromną przyjemność ze wciśnięcia spustu migawki, wywoływania negatywów i pracy nad nimi. Jakby jednak nie patrzeć, fotografia obliczeniowa sprawdza się w codziennych sytuacjach oraz pozwala na rozwój nauki.