郭育青

計(jì)算攝影（Computational Photography 或Epsilon Photography）是當(dāng)下炙手可熱的一個(gè)領(lǐng)域。它不僅是研究人員探索的熱點(diǎn)，更是每一個(gè)消費(fèi)者每天都會(huì)體驗(yàn)到的現(xiàn)實(shí)。與目前我們談?wù)摰摹皵z影”相較，計(jì)算攝影試圖記錄更豐富、更多維度的視覺體驗(yàn)，而不僅是捕獲簡(jiǎn)單的一張照片，猶如對(duì)當(dāng)下時(shí)空的一種立體再現(xiàn)。

計(jì)算攝影利用計(jì)算、存儲(chǔ)、交互和通訊來克服攝影膠片和相機(jī)機(jī)械固有的局限性，這種局限性一直存在于膠片和數(shù)碼攝影，例如動(dòng)態(tài)范圍限制、景深限制、視野和分辨率限制，等等;它可以合成看似不可能的照片，如“多中心投影”散點(diǎn)透視圖;它還能支持看似不可能的相機(jī)運(yùn)動(dòng)，例如天文和顯微攝影學(xué)中常用的交錯(cuò)曝光法。

縱觀計(jì)算攝影的發(fā)展，計(jì)算的本質(zhì)主要通過四種方式實(shí)現(xiàn)：

1、計(jì)算式光學(xué)。每個(gè)光學(xué)組件均被視為光場(chǎng)可變的4D相機(jī)，例如Lytro的光場(chǎng)相機(jī)。其采用微透鏡陣列，使光線的入射方向同樣可被記錄，通過光學(xué)的重新演算，完成拍攝場(chǎng)景的重新解構(gòu)和定義。由于光場(chǎng)相機(jī)依賴特殊的光學(xué)組件，因此只能作為特種相機(jī)。

2、計(jì)算式傳感器。現(xiàn)在，多數(shù)主流傳感器僅能捕獲曝光瞬間的2D投影，但計(jì)算式傳感器試圖使用平面甚至立體的感光組件捕獲關(guān)于場(chǎng)景的3D或4D信息。這方面，適馬的Fovenon X3傳感器是典型的代表。

3、計(jì)算式照明。自1950年代以來，攝影照明領(lǐng)域發(fā)生的變化很少。使用數(shù)字光源，讓我們有新機(jī)會(huì)盡可能復(fù)雜而精準(zhǔn)地控制光源。采用可控的光源重新對(duì)場(chǎng)景補(bǔ)光，可通過后期計(jì)算豐富攝影表現(xiàn)手法，最被人所熟知的當(dāng)屬高速頻閃攝影。另外，iPhone等手機(jī)上的面容解鎖需要依賴點(diǎn)陣式面部投影獲取人臉三維信息，其實(shí)也屬于計(jì)算式照明范疇。

4、計(jì)算式畫面重建。將傳感器捕捉到的光信號(hào)輸出為一張照片有很多種方式，現(xiàn)在的數(shù)碼相機(jī)幾乎無一例外地都采用了“去馬賽克”（插值拜耳陣列）、去底噪、去除壞點(diǎn)等流程完成一張彩色照片的處理。而在計(jì)算攝影領(lǐng)域，這一流程被打破重構(gòu)，從而平添了更多可能性。計(jì)算式畫面重建通過考慮拍攝過程中使用的相機(jī)參數(shù)，會(huì)以新穎的方式創(chuàng)造性地組合多張照片。例如，重構(gòu)一個(gè)高動(dòng)態(tài)范圍圖像、刪除畫面中不想要的物體、利用拍攝時(shí)的晃動(dòng)提高物理分辨率、營(yíng)造景深虛化、重構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)畫面的光效，等等。

計(jì)算式畫面重建，打破了數(shù)碼照片的輸出流程，在以手機(jī)攝像頭為代表的消費(fèi)性相機(jī)中得到了飛速普及。它幾乎存在于我們每天的生活中，因此本期專題將更多來談?dòng)?jì)算式畫面重建，希望為讀者呈現(xiàn)計(jì)算攝影在當(dāng)下及未來所蘊(yùn)藏的無限魅力！