Als het om smartphonecamera’s gaat, draait het niet meer alleen om de hardware. Moderne smartphones gebruiken automatisch computationele fotografie-technieken om elke foto die u maakt te verbeteren.
Software gebruiken om uw smartphonecamera te verbeteren
Computerfotografie is een brede term voor heel veel verschillende technieken die software gebruiken om de mogelijkheden van een digitale camera te verbeteren of uit te breiden. Cruciaal is dat computationele fotografie begint met een foto en eindigt met iets dat er nog steeds uitziet als een foto (zelfs als het nooit met een gewone camera zou kunnen worden gemaakt.)
Hoe traditionele fotografie werkt
Laten we, voordat we dieper ingaan, even kijken wat er gebeurt als je een foto maakt met een oude filmcamera. Zoiets als de spiegelreflexcamera die jij (of je ouders) in de jaren 80 gebruikte.
Als je op de ontspanknop klikt, gaat de sluiter een fractie van een seconde open en valt er licht op de film. Al het licht wordt gefocust door een fysieke lens die bepaalt hoe alles op de foto eruit zal zien. Om in te zoomen op vogels die ver weg zijn, gebruik je een telelens met een lange brandpuntsafstand, terwijl je voor groothoekopnamen van een heel landschap kiest voor iets met een veel kortere brandpuntsafstand. Evenzo bepaalt het diafragma van de lens de scherptediepte, of hoeveel van het beeld scherp is. Terwijl het licht de film raakt, worden de lichtgevoelige verbindingen blootgesteld, waardoor hun chemische samenstelling verandert. Het beeld wordt in feite op het filmmateriaal geëtst.
Dat betekent alleen dat de fysieke eigenschappen van de apparatuur die u gebruikt, alles bepalen over de foto die u maakt. Eenmaal gemaakt, kan een afbeelding niet worden bijgewerkt of gewijzigd.
Computationele fotografie voegt wat extra stappen toe aan het proces en werkt daarom alleen met digitale camera’s. Naast het vastleggen van de optisch bepaalde scène, kunnen digitale sensoren aanvullende gegevens opnemen, zoals de kleur en intensiteit van het licht dat op de sensor valt. Er kunnen meerdere foto’s tegelijk worden gemaakt, met verschillende belichtingsniveaus om meer informatie van de scène vast te leggen. Extra sensoren kunnen registreren hoe ver het onderwerp en de achtergrond waren. En een computer kan al die extra informatie gebruiken om iets aan de afbeelding te doen.
Hoewel sommige DSLR’s en spiegelloze camera’s standaard computationele fotografiefuncties hebben ingebouwd, zijn de echte sterren van de show smartphones. Met name Google en Apple hebben software gebruikt om de mogelijkheden van de kleine, fysiek beperkte camera’s op hun apparaten uit te breiden. Bekijk bijvoorbeeld de Deep Fusion Camera-functie van de iPhone.
Wat voor dingen kan computerfotografie doen?
Tot nu toe hebben we het gehad over capaciteiten en algemeenheden. Laten we nu eens kijken naar enkele concrete voorbeelden van de dingen die computationele fotografie mogelijk maakt.
Portret-modus
De portretmodus is een van de grote successen van computationele fotografie. De kleine lenzen in smartphonecamera’s zijn fysiek niet in staat om klassieke portretten met een wazige achtergrond te maken. Door echter een dieptesensor (of algoritmen voor machine learning) te gebruiken, kunnen ze het onderwerp en de achtergrond van uw afbeelding identificeren en selectief de achtergrond vervagen, waardoor u iets krijgt dat veel op een klassiek portret lijkt.
Het is een perfect voorbeeld van hoe computationele fotografie begint met een foto en eindigt met iets dat op een foto lijkt, maar door software te gebruiken iets creëert dat de fysieke camera niet kan.
Maak betere foto’s in het donker
Foto’s maken in het donker is moeilijk met een traditionele digitale camera; er is gewoon niet veel licht om mee te werken, dus je moet compromissen sluiten. Smartphones kunnen het echter beter doen met computerfotografie.
Door meerdere foto’s met verschillende belichtingsniveaus te maken en ze te combineren, kunnen smartphones meer details uit de schaduw halen en een beter eindresultaat krijgen dan een enkel beeld zou opleveren, vooral met de kleine sensoren in smartphones.
Deze techniek, Night Sight door Google, Night Mode door Apple en iets soortgelijks door andere fabrikanten, is niet zonder compromissen. Het kan enkele seconden duren om de meervoudige belichtingen vast te leggen. Voor het beste resultaat moet je je smartphone stevig tussen de twee houden, maar je kunt er wel foto’s mee maken in het donker.
Stel foto’s beter bloot in lastige lichtsituaties
Het samenvoegen van meerdere afbeeldingen zorgt niet alleen voor betere foto’s als het donker is; het kan ook in veel andere uitdagende situaties werken. HDR- of High Dynamic Range-fotografie bestaat al een tijdje en kan handmatig worden gedaan met DSLR-afbeeldingen, maar het is nu de standaard en automatisch in de nieuwste iPhones en Google Pixel-telefoons. (Apple noemt het Smart HDR, terwijl Google het HDR + noemt.)
HDR, hoe het ook wordt genoemd, werkt door foto’s te combineren die prioriteit geven aan de hoogtepunten met foto’s die prioriteit geven aan de schaduwen, en vervolgens eventuele discrepanties egaliseren. HDR-afbeeldingen waren vroeger oververzadigd en bijna cartoonachtig, maar de processen zijn een stuk beter geworden. Ze kunnen er nog steeds een beetje afwijken van, maar voor het grootste deel doen smartphones geweldig werk door HDR te gebruiken om het beperkte dynamische bereik van hun digitale sensoren te overwinnen.
En nog veel meer
Dit zijn slechts enkele van de meer veeleisende rekenfuncties die in moderne smartphones zijn ingebouwd. Er zijn nog veel meer functies die ze te bieden hebben, zoals het invoegen van augmented reality-elementen in je composities, automatisch foto’s voor je bewerken, foto’s met een lange belichtingstijd maken, meerdere frames combineren om de scherptediepte van de uiteindelijke foto te verbeteren, en zelfs de bescheiden panoramamodus die ook afhankelijk is van enkele software-assistenten om te werken.
Computationele fotografie: u kunt het niet vermijden
Normaal gesproken zouden we met een artikel als dit dingen beëindigen door manieren voor te stellen waarop je computerfoto’s kunt maken, of door aan te bevelen dat je zelf met de ideeën speelt. Zoals echter uit de bovenstaande voorbeelden vrij duidelijk zou moeten zijn: als u een smartphone bezit, kunt u computerfotografie niet vermijden. Elke foto die u met een moderne smartphone maakt, ondergaat automatisch een soort rekenproces.
En de technieken van computationele fotografie komen alleen maar vaker voor. De ontwikkeling van camera-hardware is het afgelopen half decennium vertraagd, omdat fabrikanten fysieke en praktische limieten hebben bereikt en er omheen moeten werken. Softwareverbeteringen hebben niet dezelfde harde limieten. (De iPhone heeft bijvoorbeeld vergelijkbare 12 megapixelcamera’s sinds de iPhone 6. Het is niet zo dat de nieuwere camera’s niet beter zijn, maar de sprong in de kwaliteit van de sensor tussen de iPhone 6 en de iPhone 11 is een stuk minder dramatischer dan dat tussen de iPhone 6 en de iPhone 4.)
In de komende jaren zullen smartphonecamera’s steeds beter worden naarmate algoritmen voor machinaal leren beter worden en ideeën van onderzoekslaboratoria naar consumententechnologie gaan.
