Was ist Lichtfeld?

Die Lichtfeldtechnologie ist ein wichtiger Forschungsansatz im Bereich der digitalen Fotografie, wodurch fundamental bessere Daten geliefert werden als bei der herkömmlichen Fotografie. Das Lichtfeld definiert die Gesamtheit aller Daten einer visuellen Szene und somit die Gesamtheit aller Lichtstrahlen, die sich an jedem Punkt im Raum in alle Richtungen bewegen — also alle einzelnen Lichtstrahlen in einer Szenerie. 

Konventionelle Kameras können das Lichtfeld nicht aufnehmen. Herkömmliche digitale Fotos vermitteln sehr wenig über das Licht, das durch die Linse einer Digitalkamera einfällt. Konventionelle Kameras geben nur die Gesamtheit der Lichtstrahlen an dem jeweiligen Punkt des Bildes wieder. Dies lässt sich gut an einem Vergleich mit einer musikalischen Aufnahme veranschaulichen: Die konventionelle Fotografie entspricht der Aufnahme aller Musikinstrumente zusammen auf einem Track – anstatt jedes Instrument einzeln aufzunehmen und anschließend mit maximaler Flexibilität optimal zu mischen.  Viele Probleme, denen Fotografen täglich gegenüberstehen – wie z.B. akkurate Fokussierung – hängen direkt mit dieser fehlenden Information zusammen.

An Konzepten in Zusammenhang mit der Lichtfeldtechnologie wurde in akademischem Umfeld bereits über 100 Jahre lang geforscht. Eine bahnbrechende Forschungsarbeit der Professoren Pat Hanrahan und Marc Levoy in den 1990er Jahren an der renommierten Stanford Universität hat der Lichtfeldtechnologie zum Durchbruch verholfen. Diese beiden Professoren waren Ren Ngs Doktorväter und seine preisgekrönte Dissertation war der Grundstein zur Technologie der Lytro Lichtfeldkamera. 

Wie fängt eine Lichtfeldkamera die Lichtstrahlen ein?

In den späten 1990er Jahren wurden Lichtstrahlen im Forschungslabor von Stanford Professor Dr. Bennet Wilburn eingefangen und verarbeitet, indem er in einem Raum  Hunderte von Kameras installierte und deren Daten gesammelt in einen Hochleistungsrechner einspeiste. Die Kameras nahmen Hunderte von Bildern mit korrespondierendem Fokus auf, die dann von der Software zu einem einzigen Lichtfeldbild zusammengeführt wurden. 

Dr. Ngs Innovation war es, die Lichtfeldtechnologie aus dem Labor herauszuführen und die Lichtfeldeinheit so zu verkleinern, dass sie in das Gehäuse einer einzigen Kamera passt. Somit wurde die Technologie praktikabel für den täglichen Gebrauch. 

Das Herzstück der Lytro Kamera ist der innovative Lichtfeldsensor, der den regulären Bildsensor einer herkömmlichen Kamera ersetzt. Der Lichtfeldsensor fängt die Farbe, die Intensität sowie die Bewegungsrichtung aller Lichtstrahlen ein, die in die Kamera einfallen. Die Information über die Richtung der wandernden Lichtstrahlen geht in herkömmlichen Kameras komplett verloren. Konventionelle Kameras bündeln lediglich alle Lichtstrahlen in jedem Pixel und zeichnen diese als eine einheitliche Menge Licht auf. Ein Lichtfeldsensor jedoch fängt Millionen  Lichtstrahlen bzw. Megaray ein.

Welchen Nutzen bringt die zusätzliche Information den Lichtfeldkameras?

Die Verarbeitung der Lichtfelddaten geschieht durch eine einzigartige Software, die Lichtfeldeinheit. Diese Einheit setzt die physikalische Aufbereitung des Bildaufbaus in Software um und macht es somit möglich, die physikalischen Grenzen regulärer Kameras zu durchbrechen und neue, noch nie dagewesene Möglichkeiten zu eröffnen. Die Lichtfeldeinheit beinhaltet hochkomplizierte Algorithmen, die alle Lichtfelddaten nutzen, um neue Wege der Fotografie und der Bildbearbeitung zu eröffnen.

Da die Performance mehr auf Software als auf Hardware-Komponenten beruht, ist das Entwicklungspotential enorm – angefangen von der Geschwindigkeit bis hin zum besseren Bildergebnis bei schlechten Lichtbedingungen. Hierdurch werden auch neue Möglichkeiten im Bereich Design, Bedienführung und Kamera Objektiven geschaffen. Die Lichtfeldeinheit unterstützt sämtliche Anwendungs- und Speichermedien für Lichtfeldfotos – vom Desktoprechner über das Internet bis hin zum Mobiltelefon. Die Lichtfeldeinheit verarbeitet die umfangreichen Lichtfelddaten und erschafft kreative, interaktive Möglichkeiten sowohl für den Fotografen als auch den Betrachter.

Wie unterscheiden sich Lichtfeldbilder von konventionellen Fotos?

Die Art, wie wir visuell miteinander kommunizieren entwickelt sich rasant weiter und die Erwartungen der Menschen wächst im Gleichschritt. Lichtfeldkameras eröffnen erstaunliche Möglichkeiten. Sie erlauben es sowohl dem Fotografen als auch dem Betrachter die Bilder nach der Aufnahme zu refokussieren, die Perspektive innerhalb des Bilds zu ändern und sogar zwischen 2D- und 3D-Ansichten zu wechseln. Mit diesen erstaunlichen Möglichkeiten werden Bilder zu eindringlichen, interaktiven Geschichten – sie werden zu Living Pictures. 

Diese Living Pictures können spielend leicht online geteilt und so von jedem Betrachter interaktiv erlebt werden – und das, ohne spezielle Software. Dies ist dank der Lichtfeldeinheit möglich, die im Hintergrund arbeitet. So können Nutzer immer und überall die Living Pictures erleben und mit ihnen spielen.