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Alles zur Lichtfeldkamera.

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Lichtfeldkamera.net: Willkommen in der Zukunft der Fotografie.

Samstag, Oktober 8th, 2011

Was ist eine Lichtfeldkamera? Die wichtigsten Fakten:

Noch vor etwas mehr als einem Jahrzehnt galt die digitale Fotografie als echte Innovation im Bereich der Fototechnik. Mittlerweile stellt nun aber die Lichtfeldkamera den nächsten bedeutenden Schritt in der Fotorevolution dar.
Während die bisher auf dem Massenmarkt erhältlichen Kameras mit einfacher Optik ein flaches 2D-Bild liefern, geht die Lichtfeldkamera jetzt einen entscheidenden Schritt weiter. Mit einer Lichtfeldkamera soll, im Gegensatz zu den bislang im Handel erhältlichen Geräten, statt einer einzelnen Lichtebene gleich das gesamte Lichtfeld um das jeweilige Motiv herum aufgenommen und anschließend auch gespeichert werden. Zu diesem Zwecke kommt in solchen Geräten ein Mikrolinsen-Raster zum Einsatz, wodurch eine Aufnahme mit einer Lichtfeldkamera Informationen über jeden einzelnen Lichtstrahl im dreidimensionalen Raum enthält. Bislang waren Fotografen stets gezwungen, bereits vor der Aufnahme eines Motivs festzulegen, welches Detail dabei im Fokus stehen soll. Dies ändert sich nun durch die Entwicklung der Lichtfeldkamera, an deren Marktreife derzeit einige Unternehmen arbeiten. Damit sind auch die Zeiten vergangen, in denen man sich lange Gedanken um einen möglichst perfekten Bildaufbau machen musste. Hier können Sie die Funktion der Lichtfeldkamera selbst austesten.

Lichtfeldkameras von Lytro

So sehen die Lichtfeldkameras der Firma Lytro aus.
Grafik: Lytro

Was ist überhaupt ein Lichtfeld?

Eine Lichtfeldkamera benötigt keinen Scharfsteller, da dank des eingebauten Sensors nicht wie bei herkömmlichen Geräten ein zweidimensionales Bild eingefangen wird, sondern ein sogenanntes Lichtfeld. Dabei beinhaltet ein Lichtfeld alle Lichtstrahlen in jede Richtung sowie an jedem Punkt innerhalb eines dreidimensionalen Raumes. Dieses aufgenommene Lichtfeld enthält derart viele Daten, dass man problemlos zwischen dreidimensionalem Bild sowie zweidimensionalem Bild wechseln und die Schärfentiefe verändern kann.

Die Entstehung der Lichtfeld-Technologie

Die heute eingesetzte Lichtfeldtechnik ist bereits seit rund 15 Jahren bekannt, bislang kam sie aber ausschließlich in extrem teuren Kamera-Modellen zum Einsatz und war somit professionellen Anwendern vorbehalten. Nun schickt sich allerdings das US-amerikanische Start-Up-Unternehmen Lytro an, die Lichtfeld-Technologie auch für den Massenmarkt zugänglich zu machen. Der heutige CEO des Unternehmens, Ren Ng, hatte bereits vor einigen Jahren eine Dissertation über das Thema verfasst und im Rahmen dieser Arbeit auch schon den Prototypen eines entsprechenden Aufnahmegerätes entwickelt. Mittlerweile plant das von ihm geführte Unternehmen, die Lichtfeld-Technologie in einer Kamera zum Einsatz zu bringen, die dann keine Scharfstellung mehr braucht. Ng ist sich sicher, dass die Lichtfeldkamera die Art und Weise, wie Fotos aufgenommen und erlebt werden, grundlegend verändern wird. Gerne spricht er in diesem Zusammenhang von dem Start einer Foto-Revolution. Auch Experten im Bereich der Fotografie sehen in der Technologie bereits die Zukunft des Fotografierens, falls diese sich auch tatsächlich zu bezahlbaren Preisen auf dem Markt durchsetzen sollte. Erfahren Sie hier mehr zur Entwicklung der Lichtfeldkamera bis heute.

Wie funktioniert die Lichtfeld-Technologie?

Lichtfeldkamera: Beispielfotos

Nachträglich die Schärfe verändern- mit einer Lichtfeldkamera kein Problem.

Grundsätzlich ist die Lichtfeld-Technologie nicht vollkommen neuartig, bislang war sie aber nur relativ teuren Modellen und somit ausschließlich professionellen Anwendern vorbehalten. So existiert das Konzept, auf welchem die heute in der Entwicklung befindlichen Lichtfeldkameras fußen, bereits seit vielen Jahren. Allerdings macht es erst die enorme Rechenleistung der heutigen Kameras auch wirklich möglich, die Idee auch in die Praxis umzusetzen. Erstmals vorgestellt wurde die Aufnahmetechnologie, die hinter der heutigen Lichtfeld-Fotografie steckt, bereits zum Anfang des 20. Jahrhunderts von dem französischen Physiker und Nobelpreisträger Gabriel Lippmann. In den 1990er Jahren konnten dann auch tatsächlich die ersten Bilder auf der Grundlage dieser Technik aufgenommen werden, allerdings benötigte man dafür zu diesem Zeitpunkt noch bis zu 100 Kameras. Bis vor wenigen Jahren fand der von Lippmann vorgestellte und im Laufe der Zeit weiterentwickelte Ansatz kaum eine Verbreitung, nur wenige Hersteller begannen bereits vor einigen Jahren mit der Produktion von Lichtfeldkameras für professionelle Anwender in den Bereichen industrielle Bilderkennung, Medizintechnik sowie 3D-Sensorik. Mit der neuen Lichtfeldkamera aus dem Hause Lytro sollen die Aufnahmen von lebendigen und professionell wirkenden Fotos jetzt allerdings kinderleicht werden. Erfahren Sie hier mehr zur Funktionsweise von Lichtfeldkameras.

Der Aufbau einer Lichtfeldkamera

Die zwischen Objektiv sowie Sensor platzierten Mikrolinsen erfassen nicht nur die bloße Menge des einfallenden Lichtes, sondern gleichermaßen auch dessen Ausbreitungsrichtung. Daraus lassen sich dann wiederum virtuelle Schärfeebenen berechnen. Dadurch wird es dann erstmals ermöglicht, auch nach der Aufnahme eines Bildes noch größere Korrekturen an diesem vorzunehmen. Mit der in einer Lichtfeldkamera eingesetzten Technologie lassen sich die aufgenommenen Bilder sogar im Nachhinein umfokussieren, sicherlich ein Meilenstein für die moderne Fotografie. Entsprechend müssen sich die Fotografen keine Gedanken mehr darüber machen, ob der Fokus im Moment der Aufnahme richtig eingestellt ist. Dank der Technologie, mit der die Lichtfeldkamera ausgestattet ist, wird es möglich, spontan ein Foto zu schießen und erst später mithilfe eines entsprechenden Programms am Computer den Bereich scharf zu stellen, welcher dem Fotografen am interessantesten erscheint.

Die Lichtfeldkamera von Lytro

Das Konzept des Herstellers Lytro sieht eine Kamera ohne Fokus vor, deren Sensor ein in allen Ebenen scharfes Bild aufzeichnet. Erst später entscheidet der Nutzer der Lichtfeldkamera dann über den jeweiligen Fokus des Motivs. Es ist für die Anwender also nicht mehr notwendig, bereits bei der Aufnahme eines Bildes dessen Schärfeebene zu wählen. Vielmehr macht es der Einsatz einer Lichtfeldkamera möglich, den Fokus eines Bildes erst nach dessen Aufnahme festzulegen und diesen auch beliebig zu ändern. Entsprechend bezeichnen die Entwickler aus dem Hause Lytro die mit einer Lichtfeldkamera aufgenommenen Bilder als “Living Pictures”.

Stärken der Lichtfeldkamera

Blume, mit Lichtfeldkamera fotografiert.

Soll die Blume oder der Tisch scharf sein? Mit der Lichtfeldkamera genügt ein Foto.

Die zentrale Stärke der neuen Lichtfeldtechnologie besteht darin, dass, vereinfacht gesprochen, in allen Ebenen scharfe Bilder aufgenommen werden können. Dagegen entfällt der Fokus bei derartigen Kameras komplett. Erst im Nachgang justiert der Anwender mithilfe einer speziellen Software den Fokus für die aufgenommenen Motive. In diesem Zusammenhang ist der eingebaute Lichtfeld-Bildsensor, das Herzstück einer jeden Lichtfeldkamera, von großer Bedeutung. Die nachträgliche Veränderung der Schärfe ist allerdings nicht der einzige große Vorteil, der eine Lichtfeldkamera von den momentan im Handel erhältlichen Geräten unterscheidet. So zeichnet der eingebaute Sensor der Lichtfeldkamera nicht ausschließlich die Lichtintensität, sondern auch die Lichtrichtung. Eine weitere zentrale Stärke der Lichtfeld-Technologie besteht in der hohen Lichtempfindlichkeit, sodass sich mit einem solchen Gerät auch bei eher ungünstigen Lichtverhältnissen noch sehr gute Ergebnisse erzielen lassen.

Schwächen der Lichtfeldkamera

Neben all ihren Stärken und damit verbundenen Möglichkeiten zeigt die Lichtfeldkamera zumindest in ihrem derzeitigen Entwicklungsstadium allerdings auch noch eindeutige Schwächen. So verfügt beispielsweise die von Lytro entwickelte Kamera noch nicht ansatzweise über die Auflösung, die normale Spiegelreflexkameras schaffen. Wenn sich die Rechenleistung der Kameras in den kommenden Jahren allerdings wie erwartet nochmals stark erhöhen sollte, so dürfte sich dieses noch bestehende Problem ganz von selbst lösen. Weiterhin konnte bislang noch keiner der Hersteller, die in nächster Zeit eine Lichtfeldkamera auf den Markt bringen möchten, eine konkrete Aussagen über mögliche Verkaufspreise treffen. Einige Experten auf dem Gebiet der Fotografie hegen durchaus große Zweifel, ob es möglich ist, die hochmoderne Technologie, die beim Einsatz einer Lichtfeldkamera zum Einsatz kommt, zu einem für die breite Masse der Endverbraucher kompatiblen Preis anzubieten.

Sind Lichtfeldkameras wirklich die Zukunft der Fotografie?

Ist die Zeit des Schleppens schwerer Fotoausrüstungen vorbei?
Foto: Lytro

In den nächsten Monaten und Jahren gilt es nun, die Frage zu klären, ob die Lichtfeldkamera tatsächlich in der Lage ist, die bisherigen Spitzenmodelle zu ersetzen. Die Lichtfeld-Technologie schickt sich an, eines der ältesten Probleme der Fotografie zu lösen, nämlich das Problem der Fokussierung. Bereits seit langer Zeit besitzen die meisten Kameras Autofokus-Systeme, die allerdings nicht die Möglichkeit bieten, den Brennpunkt zum Zeitpunkt der Aufnahme nachträglich nochmals zu verändern. So bleibt dementsprechend das, was scharf ist, auch bei späterer Bearbeitung mit einem Computerprogamm scharf, und das, was einmal unscharf ist, bleibt ebenfalls unscharf. Der Grund dafür liegt darin, dass Geräte mit einem Autofokus-System zwar in der Lage sind, die Farbe sowie die Intensität des einfallenden Lichts zu messen. Allerdings besteht nicht die Möglichkeit zu messen, aus welcher Richtung das Licht jeweils einfällt. Genau bei diesem Problem setzt nun die Lichtfeld-Technologie an. Erstmals in einer Doktorarbeit eines Stanford-Absolventen skizziert, sind die Sensoren bei dieser Technologie auch dazu in der Lage, die Richtungsinformationen des Lichtes zu messen sowie anschließend auch auszuwerten. Bisher können due Unternehmen, die nach eigenen Angaben an einer Lichtfeldkamera arbeiten, allerdings noch keinerlei Angaben zu möglichen Verkaufspreisen machen.

Ist die Lichtfeldkamera wirklich eine ernsthafte Konkurrenz zur Spiegelreflexkamera? Lesen Sie hier mehr.

Es bleibt daher abzuwarten, ob es überhaupt möglich ist, ein solches Gerät zu einem für die große Masse der Anwender annehmbaren Preis herzustellen. Sollte dies einem oder gar mehreren Herstellern tatsächlich gelingen, so wird die Lichtfeldkamera mit ihren Möglichkeiten wohl in der Tat eine Revolution im Bereich der Fotografie auslösen, da sie in der Lage ist, das seit Jahrzehnten bestehende Problem der Fokussierung zu lösen. Diese Entwicklung möchten wir mit Ihnen auf Lichtfeldkamera.net begleiten.

 

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Für weitere Informationen zur Lichtfeldkamera empfehlen wir die Webseite der Firma Lytro und des deutschen Konkurrenten Raytrix.