Снимок в гигапикселях
Ученые из университета Дьюка (США) разработали экспериментальную фотокамеру Aware-2, позволяющую, получив изображение, сколь угодно долго укрупнять отдельные его фрагменты. Устройство фиксирует примерно в 30 раз больше информации, чем самые совершенные из нынешних фотоаппаратов. Кадры, снятые традиционным устройством, насчитывают десятки миллионов пикселей, а снимки Aware-2 – миллиарды. Такая детализация в 5 раз превосходит возможности человека с очень хорошим зрением. Проект стоимостью $25 млн финансируется управлением минобороны США.
До стадии коммерческого продукта разработке пока далеко: пока это 45-килограммовый комплекс электроники, требующий мощных систем охлаждения. Но если габариты устройства удастся сократить до масштабов карманной камеры, сам процесс фотографирования может измениться. Камеру не придется фокусировать, можно будет снимать, почти не прицеливаясь, а затем выделить любой участок снимка и увеличить его с любой степенью кратности. Все настройки для обработки отдельных фрагментов делаются уже после съемки.
«Обычную фотосъемку можно уподобить подглядыванию через соломинку: взгляду доступен очень маленький сектор, – объясняет специалист по оптике из Университета Дьюка Дэвид Брэди, руководитель команды, работающей над гигапиксельной камерой. – Наша камера скорее как пожарный шланг: мир предстает перед вашими глазами во всей полноте». По словам Брэди, на панорамных снимках Сиэтла при увеличении легко различаются небольшие надписи на объектах, находящихся на расстоянии около километра.
В работе Aware-2 применяется сферическая линза, идея которой была впервые предложена еще в XIX в. В природе давно существует нечто подобное – таков, к примеру, человеческий глаз, – однако при работе со сферическими линзами в лабораторных условиях очень трудно добиться точной фокусировки. Команда из Университета Дьюка решила проблему, разместив около сотни микроскопических цифровых камер с 14-мегапиксельными сенсорами на поверхности сферы размером с футбольный мяч. Это позволяет получить соответствующее число отдельных четко сфокусированных изображений. Компьютер, подключенный к комплексу, обрабатывает эти снимки и сшивает их воедино.
В телескопах Pan-STARRS на Гавайях уже сейчас используется несколько гигапиксельных камер, но их поле зрения сравнительно узко. А в рамках проекта Gigapixl предполагается с помощью широкоформатных пленочных камер получить полное фотоизображение США с высочайшей степенью детализации.
Камера, описанная в Nature, позволяет делать только черно-белые снимки. По словам Брэди, к концу года будет готова 10-гигапиксельная версия камеры для фотосъемки в цвете. Затем ученые планируют создать 50-гигапиксельное устройство. Предполагается, что гигапиксельное устройство с ограниченными возможностями можно будет запустить в производство в 2013 г., но на создание карманного потребительского устройства уйдет, вероятно, еще несколько лет.
В отличие от этих проектов Aware-2 – первый шаг к созданию гигапиксельных камер общего назначения, считает исследователь Колумбийского университета в Нью-Йорке Шри Найяр. Главная проблема, по его мнению, – миниатюризация электронных компонентов и сокращение энергопотребления, хотя есть и другие. В частности, запоминаемые такими камерами массивы информации слишком велики, чтобы их можно было за приемлемое время обработать на современных компьютерах.