211service.com
En kamera gjord av många producerar gigapixelbilder
Föreställ dig att försöka hitta en enskild pixel i en bild som visas på 1 000 högupplösta TV-skärmar. Det är den typ av upplösning en ny typ av kompakt gigapixelkamera kan producera.
Utvecklad av David Brady och kollegor vid Duke University i Durham, North Carolina, är den nya kameran inte den första som genererar bilder med mer än en miljard pixlar (eller gigapixelupplösning). Men det är den första med potential att skalas ner till bärbara dimensioner. Gigapixelkameror kunde inte bara förändra digital fotografering, säger Brady, utan de kan revolutionera bildövervakning och videosändningar.
Hittills har gigapixelbilder genererats antingen genom att skapa väldigt stora filmnegativ och sedan skanna dem i extremt höga upplösningar eller genom att ta massor av separata digitala bilder och sedan sy ihop dem till en mosaik på en dator. Även om båda tillvägagångssätten kan producera fantastiskt detaljerade bilder, är användningen av film långsam, och att sätta upp hundratals separata digitalkameror för att fånga en bild samtidigt är normalt mindre än praktiskt.
Det är inte möjligt att helt enkelt skala upp en normal digitalkamera genom att öka antalet ljussensorer till en miljard, eftersom detta skulle kräva en lins så stor att defekter på dess yta skulle orsaka distorsion.
Zooma in: En gigapixelbild av Pungo Lake.
Bradys lösning, en kamera som heter AWARE, har 98 mikrokameror som liknar de som finns i smarta telefoner, var och en med 10 megapixel upplösning. Genom att placera dessa högkvalitativa mikrokameror bakom en delad lins blir det möjligt att behandla olika delar av bilden separat och att korrigera för kända förvrängningar. Vi insåg att vi kunde förvandla detta till ett problem med parallell bearbetning, säger Brady.
Korrigeringarna möjliggörs av åtta grafiska bearbetningsenheter som arbetar parallellt. Att bryta upp problemet på detta sätt gör att mer komplexa tekniker kan användas för att korrigera för optiska aberrationer, säger Illah Nourbakhsh en ledande forskare i ett liknande projekt, kallad Gigapan , vid Carnegie Mellon University.
Så småningom, när datorns processorkraft förbättras, bör hårdvaran som behövs för en sådan kamera krympa. Bärbar gigapixelupplösning kan vara användbar på flera sätt. Ytterligare pixlar hjälper till exempel redan till med bildstabilisering. Dessutom, om du ökar upplösningen, ökar du chansen att automatiserad igenkänning och artificiell intelligens kan exakt känna igen saker i världen, säger Nourbakhsh.
Projektet beskrivs i veckans nummer av tidskriften Natur . I en gigapixel bild av Pungo Lake i Pocosin Lakes National Wildlife Refuge , Bradys grupp visar att enskilda svanar på extrema avstånd kan lösas. Bilden togs med en prototypkamera som kan fånga och bearbeta en hel bild på bara 18 sekunder.
I takt med att grafiska processorer förbättras kommer också kamerans hastighet att bli bättre, säger Bradley. Och även om prototypen för närvarande är 75 centimeter hög - ungefär lika stor som en TV-studiokamera - dikteras enhetens storlek till stor del av den utrustning som behövs för att kyla kretskorten.
På kort sikt tror vi att det här konceptet med ett mikrokameraavbildningssystem är kamerornas framtid, säger Brady. I slutet av nästa år hoppas hans grupp kunna producera och sälja 100 enheter per år, var och en kostar cirka 100 000 dollar. Det är jämförbart med kostnaden för en TV-kamera, säger han.
Gigapixelkameror kan så småningom tillåta händelser att täckas på nya sätt. Istället för att visa en kameravinkel som producenten låter dig se, kommer tittaren att kunna se vad som helst i scenen som de vill, säger Brady.