Новые системы формирования изображений, микроскопы и видеоматрицы генерируют цифровые изображения, опираясь на компьютерные вычисления, а не на традиционные линзы.
Ещё средневековые ремесленники умели создавать стеклянные линзы и искривлённые зеркала для проецирования изображений. Такие конструкции использовались для изготовления микроскопов, камер-обскур, телескопов и прочих инструментов, позволяющих нам лучше увидеть очень маленькие и большие объекты, расположенные вдалеке и поблизости, на Земле и в небесах. Следующая революция в формировании изображений произошла примерно в середине XIX века: была изобретена фотография. Появилась возможность запечатлевать «остановленные моменты», воспроизводить их и тиражировать. Сегодня эра химической фотографии подходит к завершению, расцветает новая эпоха — цифровое формирование изображений. Его корни лежат в технологии телевидения, но мы будем считать началом эпохи 1975 год, когда появилась первая цифровая фотокамера. Сегодня миллиарды веб-камер и камер в мобильных телефонах по всему миру снимают более триллиона изображений в год, и многие из них сразу же выкладываются в интернет. Несмотря на взрывной рост количества, разнообразия и способов применения систем формирования изображений, задачи инженеров-оптиков остаются по большей части неизменными: создавать высококачественное оптическое изображение, как можно точнее передающее снимаемую сцену — чтобы «выглядело хорошо».
Однако в последние 10—20 лет начала рождаться новая парадигма: вычислительное формирование изображения. Возможно, эта парадигма и не вытеснит полностью традиционные подходы, но она поставит под сомнение вековые представления и поможет создать альтернативные методы проектирования систем формирования изображений. К примеру, нам уже доступны новые функции и формы систем формирования изображения, включая сверхминиатюрные устройства для съёмки макроскопических объектов и микроскопы без линз.
Вычислительное формирование изображения
Как понятно из названия, вычисления играют ключевую роль в формировании итогового цифрового изображения. Долгое время с помощью цифровой обработки изображения улучшали: удаляли эффект «красных глаз» при съёмке со вспышкой, корректировали цвета и т. д., — но оптические схемы объективов никогда не проектировались с учётом этих потребностей. Однако цифровая обработка сигнала позволяет, к примеру, исправить оптические искажения вроде «подушки» или широкоугольных искажений по краям снимка. Когда в конце 1980-х орбитальный телескоп «Хаббл» прислал на Землю первые снимки, они оказались гораздо «мыльнее», чем ожидалось. Вскоре стало ясно, что с оптикой какие-то неполадки. Учёные NASA определили, в чём дело, и, пока телескоп не починили, несколько лет корректировали многие дефекты с помощью сложных алгоритмов цифровой обработки.
В середине 1990-х Уэйд Томас Кэти (Wade Thomas Cathey) и Эдвард Довски — младший (Edward R. Dowski, Jr.) пришли к идее проектировать объективы так, чтобы они формировали размытые, «ухудшенные» изображения, но ухудшенные таким образом, чтобы алгоритмы цифровой обработки позволяли сделать изображения не хуже, а то и лучше снятых традиционными объективами. В частности, Кэти и Довски обратились к характерной особенности всех традиционных камер: ограниченной глубине резкости. Если навести фокус на объект на среднем расстоянии от вас, то он будет выглядеть резким, но предметы ближе и дальше него станут размытыми. Глубиной резкости называется область, внутри которой все объекты выглядят приемлемо резкими. Так вот, двое учёных придумали новую линзу, которая почти так же размывала оптические изображения объектов на всех расстояниях. А затем специальный алгоритм повышал резкость всего изображения, получая глубину резкости, которая недостижима для обычных объективов. Хотя многие учёные ещё больше улучшили описанную методику, идея Кэти и Довски далеко продвинула дисциплину вычислительного захвата и формирования изображения.
Ещё одним следствием этой научной работы стало то, что оптические схемы объективов теперь разрабатывают исходя из создания изображений для компьютеров, а не людей. Парадоксально, что в нашу эру тотальной съёмки очень мало кто видел настоящие оптические изображения, формируемые камерами. Давно прошли те дни, когда фотограф, склонившись к камере и накрывшись плотной накидкой, вытаскивал заслонку и, прежде чем вставить кассету с плёнкой, видел на матовом стекле «живое» изображение, напрямую формируемое объективом. Сегодня же мы видим на экранах результат цифровой обработки оптических изображений, попавших на кремниевые матрицы.
Следующей сферой применения комбинации оптики и цифровой обработки стало упрощение проектирования объективов. В вашем смартфоне объектив камеры может состоять из 7—8 оптических элементов, а объективы профессиональных фотокамер порой состоят более чем из 15 оптических элементов. Большое количество линз необходимо для исправления дефектов изображения — аберраций, присущих любым оптическим системам: хроматических (цветовые ореолы вокруг объектов) и оптических (искажение формы и пропорций объектов). То есть сложные конструкции объективов необходимы для получения «хорошо выглядящих» изображений. Комбинация оптики и цифровой обработки поможет переложить часть работы по исправлению аберраций на цифровой компонент, что позволит отказаться от некоторых оптических элементов без ущерба для качества финального цифрового изображения. То есть алгоритмы обработки играют роль виртуальных оптических элементов. Этот подход позволил создать более компактные и дешёвые оптические системы без потери качества.
До какой степени получится развить эти идеи? Какую долю задачи по формированию изображения можно переложить с оптики на цифровой компонент? Насколько простой может быть оптическая схема, чтобы получать сносное изображение? Реально ли вообще избавиться от линз и зеркал? Это было достигнуто за последние несколько лет тремя способами — полностью исключены объективы и формируемые ими оптические изображения. Способы основаны на дифракции, оптическом восстановлении фазы (optical phase reconstruction) и методике compressive sensing. И для получения финального изображения, пригодного для людей, активно используются компьютерные вычисления.
Дифракционное формирование изображения
Традиционные объективы фокусируют пучок света с помощью рефракции: свет преломляется при переходе через границу сред (воздух-стекло) с различными скоростями света. Именно благодаря эффекту преломления карандаш, погружённый в стеклянный стакан с водой, кажется изогнутым: отражённый от карандаша свет преломляется при выходе в воздушную среду по пути к вашим глазам. Поэтому подводная часть карандаша нам видится не там, где она находится на самом деле.
К слову, благодаря преломлению (рефракции) на границе космоса и земной атмосферы все небесные объекты кажутся нам расположенными несколько выше их реального местоположения:
Искривлённые зеркала вроде тех, что используются в больших телескопах, формируют изображение иначе: с помощью отражения. Чтобы понять, в чём разница между преломлением и отражением, представим свет в виде лучей (линий).
Изменить направление распространения света и использовать его волновую природу (вспоминаем о корпускулярно-волновой дуализме) помогут два других физических явления: дифракция и интерференция. При встрече двух когерентных волн света они накладываются друг на друга, возникает результирующая амплитуда волны. Если максимум одной волны всегда совпадает с максимумом другой, то волны усиливают друг друга, это называется конструктивной интерференцией. Если максимум одной волны всегда совпадает с минимумом другой, то волны гасят друг друга — это деструктивная интерференция, в её результате свет может вообще исчезнуть.
Управлять светом посредством дифракции можно, направляя его на дифракционную решётку — ряд тончайших штрихов (растра) — на гладкой поверхности. Поскольку волны с разной длиной отражаются в разные стороны, возникает цветовое окрашивание. Например, когда белый свет отражается от крохотных бороздок на поверхности компакт-диска или DVD, мы видим радужные полосы. Из-за зависимости длин волн от растра невозможно создать дифракционную решётку, которая просто заменяет линзы. Оптическое изображение, сформированное решёткой, никогда не будет выглядеть так же хорошо, как изображение из грамотно спроектированного объектива. Тем не менее вполне можно создавать приемлемые цифровые изображения с помощью комбинации дифракционной оптики (использующей дифракцию) и обработки совпадающих сигналов (matched signal processing) (с учётом оптики).
Формирование изображений с помощью дифракции
В одном из классов безобъективных устройств для макроскопической съёмки используются миниатюрные дифракционные решётки, ступенчато расположенные в толщине прозрачного материала (стекла или силиката) и задерживающие одну часть падающего света относительно другой части. Математические свойства ступенчатой схемы таковы, что распределение света в материале слабо зависит от длины волны, а значит, и от незначительного варьирования толщины самого стекла, неизбежно возникающего при изготовлении. Решётки прикреплены к светочувствительной матрице — вроде матрицы в обычных цифровых камерах. Падающий свет проходит через решётки и достигает массива, уже особым образом разложенный на «составляющие». Выглядит это совсем не так, как обычное изображение: некое размытое облако, непонятное для человеческого глаза. Однако это облако содержит достаточно визуальной информации (хотя и непривычно распределённой), чтобы воссоздать из неё желаемое изображение с помощью вычислительного процесса, который называется свёрткой изображения (image convolution).
Алгоритм реконструкции изображения немного чувствителен к визуальному шуму, например случайным флуктуациям в количестве фотонов или электрическому шуму в ходе преобразования сигнала с сенсора в числовое представление (так называемая ошибка квантования, quantization error). Поэтому изображение может быть визуально зашумлённым. Хотя такого качества достаточно для ряда простых задач (к примеру, чтобы посчитать количество людей в кадре), однако для более приличного изображения нужно захватывать больше информации о снимаемой сцене. Решение «в лоб» — взять несколько миниатюрных фазовых решёток, спроектированных так, чтобы захватывать разную информацию о сцене. То есть каждая решётка формирует компонентное цифровое изображение, эти компоненты потом можно обработать и получить одно, более качественное изображение.
Одна разновидность систем безобъективного формирования изображения использует решётки, которые рассеивают свет, а не фокусируют его, как линзы. В приведённом примере массив из 12 двоичных фазовых микрорешёток (слева) спроектирован так, чтобы захватывать как можно больше визуальной информации о сцене. После прохождения света через массив получается 12 размытых пятен, ни одно из которых не позволяет человеку понять, что же здесь снято (в центре). Однако это оптическое изображение содержит достаточно информации, чтобы с помощью цифровой обработки под названием «свёртка изображения» (image convolution) получить вполне разборчивый портрет (справа).
Этот подход поможет не только для формирования изображения сцены, но и для её анализа: чтобы определить визуальные свойства (к примеру, есть ли на фото человеческое лицо), направление и скорость общего движения сцены (визуальный поток, visual flow), посчитать количество людей в помещении. В подобных ситуациях дифракционные решётки проектируются так, чтобы извлечь необходимую информацию, и алгоритм обработки адаптируется под конкретную задачу. Скажем, если нам нужно считать вертикальный штрих-код, то используем вертикальную дифракционную решётку и алгоритм, который приводит каждый пиксель цифрового изображения к пороговому значению: светлый преобразуется в тёмный, тёмный — в чёрный. В результате получается чёрно-белое цифровое изображение, и его уже может распознать алгоритм считывания штрихкодов.
Микроскопия с помощью восстановления фазы
Подход к созданию безобъективных микроскопов отличается от методик создания вычислительных камер для макрообъектов, хотя и здесь используется явление дифракции. Однако в отличие от устройства, которое снимает сцену в обычном освещении, создаваемом Солнцем или лампами, в микроскопии для подсветки можно выбрать только когерентное лазерное излучение или монохроматический свет от одного или нескольких источников. Это позволяет управлять дифракцией и интерференцией света. Более того, интересующие нас объекты так малы, что дифракция будет возникать при прохождении света через сами объекты, а не через искусственную дифракционную решётку.
Схема такого микроскопа подразумевает, что образец кладётся поверх светочувствительной матрицы с большим количеством маленьких пикселей: 10-мегапиксельной матрицы, к примеру, которая часто встречается в цифровых фотокамерах. Такую схему ещё называют «микроскоп на чипе» (on chip), потому что образец помещают прямо на формирующую изображение матрицу. Свет от лазера или спектрально чистого цветного светодиода падает на образец и рассеивается на снимаемых объектах. Получившиеся дифракционные волны — образующие объектный луч (object beam) — накладываются на освещение, которое проходит через образец без искажений, — референсный луч (reference beam). В результате получается сложный паттерн интерференции, регистрируемый светочувствительной матрицей и используемый в цифровой инлайновой голографии (digital in-line holography). Необработанное изображение смутно напоминает микроскопические тени образца, и в каких-то случаях его достаточно для грубого подсчёта количества и местоположения объектов. Но необработанное голографическое изображение слишком мутное, зашумлённое, содержит «кольцевые артефакты» и никак не позволяет определить морфологию объектов. Картинка плохая.
Паттерн интерференции проходит через несколько этапов цифровой обработки, основной этап — это алгоритм восстановления фазы (phase reconstruction). В нём с помощью физики оптической интерференции делаются выводы о структуре и расположении объектов в образце. Если коротко: алгоритм ищет оптическую информацию о фазе, потерянную в голограмме на матрице (которая регистрирует лишь паттерн интерференции, а не сами фазы отдельных лучей света). Алгоритм итеративно вычисляет в объектном луче информацию о фазе, которая, скорее всего, привела к появлению такого оптического паттерна интерференции. Когда информация о фазе в объектном луче определена, алгоритм вычисляет её изменение назад во времени для построения изображения объектов, формируя окончательный цифровой снимок.
Как и в случае с устройствами для макросъёмки, разрешение увеличивается с помощью захвата нескольких оптических изображений, каждое из которых содержит немного разную информацию. Например, перед регистрацией каждого кадра можно чуть сдвигать источник освещения, или сам образец, или матрицу. Потом кадры обрабатываются и объединяются для получения одного интерференционного изображения увеличенного разрешения (которое всё ещё непонятно для человека), а потом выполняются этапы восстановления фазы и временно?го восстановления.
У безобъективных микроскопов на чипе есть несколько достоинств.
Во-первых, область съёмки образца (т. е. поле зрения) может быть крайне большой, она ограничена лишь размером светочувствительной матрицы, на которую кладётся образец. Современные матрицы позволяют обеспечить поле зрения от 20 квадратных миллиметров до 20 квадратных сантиметров.
Во-вторых, с помощью безобъективных микроскопов можно изучать даже прозрачные объекты (например, большинство бактерий в слое воды), если они изменяют фазу проходящего сквозь них света. Специальные объективные оптические микроскопы также позволяют изучать подобные «фазовые объекты», хотя и с куда меньшим полем зрения и общим размером образца.
В-третьих, цифровая обработка оптического изображения позволяет выделить разные типы клеток (например, сперматозоиды или клетки крови в капиллярах) и отследить их движения. Благодаря этому врачи и биологи могут получить важные данные.
В-четвёртых, такие микроскопы гораздо дешевле и компактнее традиционных. Безобъективные микроскопы можно подключить к мобильному телефону, использовать в сельской местности, а цифровые данные — передавать куда угодно для дальнейшего тщательного анализа.
Методика Compressive sensing
Третий подход к безобъективному формированию изображения основан на свежих достижениях в математике и статистике сигналов — методике compressive sensing. Оптическое изображение на матрице — это сложный сигнал, который представляется в виде списка чисел и обрабатывается разными алгоритмами. Как сложный звуковой сигнал состоит из множества более простых звуков, каждый из которых добавлен в нужной пропорции, так и картинка формируется из большого количества более простых изображений. Набор простых изображений, или сигналов, называется базисом (basis). В сфере звука самый распространённый базис — это набор чистых косинусоидальных тонов. Неважно, насколько сложен звук. Всё — от автомобильного гудка до симфонии Бетховена — можно создать, складывая большое количество базисных косинусоидальных волн, для каждой из которых подбирается нужная интенсивность и сдвиг во времени.
Что может быть аналогичным базисом в сфере изображений? Два самых популярных и полезных визуальных базиса — наборы двумерных косинусоидальных волн и волновые паттерны переменного разрешения (multi-resolution wavelet patterns). Эти базовые элементы математически элегантны и лежат в основе современных схем сжатия изображений JPEG и JPEG 2000. Вместо того чтобы хранить и передавать значения каждого пикселя цифрового изображения, вы оперируете файлом, описывающим амплитуды разных компонентных базисных сигналов. В результате «сжатый» файл получается гораздо меньшего размера, чем само изображение. Десятилетиями эти базисы верой и правдой служили инструментом обработки цифровых изображений, но не привели к созданию новых методик разработки оптических схем, потому ни один оптический элемент не позволяет легко внедрить какие-либо базисы.
Перейдём к compressive sensing. Теоретически результаты статистики свидетельствуют, что, пока информация о сцене избыточна (т. е. изображение поддаётся сжатию), нет нужды измерять базисы, достаточно измерений случайной выборки. Если вам доступны такие «прописанные в коде измерения», то вы можете руководствоваться соображением, что сигнал качественно представлен в виде базисных элементов (косинусоид или волновых импульсов), и восстановить изображение с помощью методики compressive sensing. Более того, для использования этого класса новых методов восстановления изображения вам достаточно гораздо меньше измерений, чем раньше.
Снимающее устройство, использующее сжатие (сверху), пропускает свет от сцены через несколько двумерных масок. На средних картинках показан результат после двух разных масок. Использующий сжатие реконструирующий алгоритм берёт информацию изо всех масок и находит «простейший» сигнал, согласующийся с набором измерений, сделанных матрицей (слева). Чем сложнее сцена или чем более высокое качество снимка нужно обеспечить, тем больше компонентных изображений требуется сформировать.
Эта теоретическая разработка позволила создать новые подходы к оптическому проектированию камер, основанные на ранних достижениях в съёмке в рентгеновском и гамма-диапазоне. Закодированные диафрагмы (coded apertures) (удобно спроектированные фиксированные двумерные маски-паттерны из прозрачных и непрозрачных областей) могут помочь в создании способов захвата закодированных измерений сцены традиционными светочувствительными матрицами. Одну из схем под названием FlatCam разработал Ашок Вирарагхаван (Ashok Veeraraghavan) и его коллеги из Университета Райса. Схема состоит из простой амплитудной маски, наложенной на обычную светочувствительную матрицу (см. иллюстрацию выше). Свет от сцены — в данном случае персонаж из Angry Birds — проходит (и дифрагирует) сквозь прозрачные области амплитудной маски и попадает на матрицу. Обратите внимание, что здесь нет никаких линз, а значит, не формируется традиционное оптическое изображение. Вместо этого матрица записывает сложный, хаотически выглядящий световой паттерн с информацией о сцене и паттерне самой маски. Поскольку изображение состоит из пикселей, каждый пиксель предоставляет различные закодированные измерения сцены. Затем с помощью математических и алгоритмических методов compressive sensing система находит «простейшую» сцену, согласующуюся со всеми этими измерениями.
У безобъективного подхода есть несколько важных достоинств.
Стоимость обычных камер во многом определяется стоимостью объективов и последующей сборкой, так что исключение объектива из схемы позволяет сильно снизить стоимость изделия. В конструкции камеры, включая маску и матрицу, могут использоваться только традиционные технологии полупроводникового производства, что повышает масштабируемость и снижает цену. Также камеры могут быть тоньше 0,5 миллиметра и весить меньше 0,2 грамма — их можно будет задействовать там, где сегодня неприменимы привычные громоздкие устройства. К тому же схема FlatCam позволяет получить всю необходимую информацию о сцене, сделав один кадр, поэтому можно реализовать видеосъёмку динамичных сцен в реальном времени.
Правила меняются
Инженерия систем формирования изображений входит в новую эру, когда оптические элементы, использующие физические особенности света и осязаемые материалы, могут проектироваться совместно с цифровыми алгоритмами, использующими неосязаемый объём информации. Низлагаются многие привычные принципы и неписаные эмпирические правила, которыми инженеры-оптики руководствовались столетиями, включая потребность в линзах и искривлённых зеркалах или структурированных цифровых базисах вроде косинусоидальных функций. Традиционные оптические изображения так привычны и полезны, что мы неохотно рассматриваем их более абстрактно, исключительно как информацию.
Будущие направления развития устройств для съёмки макрообъектов включают в себя разработку специализированных дифракционных решёток и алгоритмов обработки. К примеру, если нужно определить, есть ли в кадре человеческое лицо, то решётка должна сама, насколько это возможно, извлекать только ту визуальную информацию, которая указывает на наличие лиц. Также заманчиво переложить на оптику как можно больше сквозной вычислительной нагрузки, чтобы уменьшить объём вычислений, а значит, и энергопотребление. В безобъективной микроскопии нужно повышать пространственное и временное разрешение, а также проектировать цифровые микроскопы, предназначенные для диагностики конкретных заболеваний, особенно распространённых в развивающихся странах.
Объективы и искривлённые зеркала помогали нам сотни лет, и вряд ли мы полностью откажемся от них. Тем не менее новая парадигма вычислительного формирования изображений открывает перед нами иные пути, позволяя найти новые применения устройствам фото- и видеосъёмки.
Комментарии (150)
Quiensabe
14.02.2018 20:23Интересно, а есть ли в живой природе «глаза» работающие по такому принципу? И если нет — то почему?
Pshir
15.02.2018 02:24Нет. Потому что живая природа работает по эволюционному принципу. Простому организму нужно было знать, что справа — светлее, а слева — темнее. Для этого нужно два рецептора и один условный «сравнитель». Всё что происходило дальше, это лишь постепенное уточнение этих «справа» и «слева». Во всех же дифракционных методах для решения той же простейшей задачи «справа-слева» сразу нужна дополнительная регулярная структура для формирования изображения, сразу нужно уметь видеть большой кусок дифракционной картины, сразу нужно уметь обрабатывать большой массив данных. Так природа не умеет.
DrZlodberg
15.02.2018 08:54Не совсем то, однако проскакивала новость у осьминогов цветовых рецепторов, однако цвет они воспринимают учитывая разложение света в спектр на хрусталике. Т.е. по сути используют хроматически аберрации объектива и «вычисляют» по ним цвет.
Нашел.
QuakeMan
14.02.2018 22:00Камера-обскура — в ней нет линз и зеркал и прочего.
Стоило бы ее убрать из списка конструкций с объективами и прочим, а по нормальному — добавить абзац с еще одним способом получения изображения без стекляшек.Dmitry_10
15.02.2018 11:07А еще можно что-то сильно придавить и получится изображение без всякой оптики
DrZlodberg
15.02.2018 09:05К тому же схема FlatCam позволяет получить всю необходимую информацию о сцене, сделав один кадр, поэтому можно реализовать видеосъёмку динамичных сцен в реальном времени.
Вроде (по описанию) для сборки изображения ему нужно сделать несколько снимков с разными масками. Или я не правильно понял его работу?
Кстати проскакивала тут новость про однопиксельную камеру, которая работает схожим образом. Один датчик и много масок — потом вычисляется картинка. Как я понимаю тут расширение той идеи обратно на многопиксельность.Pshir
15.02.2018 11:39Вроде (по описанию) для сборки изображения ему нужно сделать несколько снимков с разными масками. Или я не правильно понял его работу?
Можно, но это необязательно. Чем больше масок, тем точнее восстановленный результат. Но и из одной можно что-то уже получить.
Как я понимаю тут расширение той идеи обратно на многопиксельность.
Не совсем так. Дифракционные методы формирования изображения — это очень давняя история. Рентгеноструктурному анализу больше 100 лет. Голографии — 70. Это, как раз, однопиксельная камера — сужение того, что рассказывается здесь.
timmi_twice
15.02.2018 09:08-2Пока люди занимаются художественной/коммерческой фотографией, никуда привычные объективы и даже плёнка с химпроцессами не денутся.
Sdima1357
15.02.2018 10:13Оптика из фотографии никуда не денется. Она более эффективна по соотношению сигнал/ шум, чем любой другой способ определения, откуда пришёл фотон. Так что зеркала и линзы никто не отменит.
littorio
15.02.2018 10:51У оптики есть ограничения на габариты, прежде всего на толщину. Даже самые тонкие беззеркалки с «блинами» не помещаются в карман.
Кто знает, вдруг удастся получить качественную камеру в карманном формате, размером со смартфон? В этом случае несколько просевшее соотношение никого волновать не будет.
<нелепые фантазии> А потом алгоритмы начнут узнавать на фотографиях стандартные объекты, и начнут их сами дорисовывать. Или опознавать, как расположены источники света, и буквально дорендеривать сцену в сложных участках ;) </нелепые фантазии>DrZlodberg
15.02.2018 11:18Почему нелепые? Собственно сейчас вычислительных мощностей смарта уже хватает на такое. Алгоритмы тоже существуют. Когда их совместят — вопрос времени. А уж на стационарнике постпроцессом дорисовать тем более не проблема.
Чем это технически отличается от инстаграмных фильтров по стилизации изображений?
ploop
15.02.2018 11:19нелепые фантазии
Почему нелепые? Вполне «лепые», если за дело возьмутся нейросети :)
Получим что-то вроде современных алгоритмов сжатия с потерями для фото/видео, когда реальность искажается, но в подавляющем большинстве случаев это это приемлемо.
chieftain_yu
15.02.2018 11:57Вроде, уже дорисовывают.
Было уже несколько лет назад, вроде, обсуждение, что софт компактного фотоаппарата (или телефона, не помню) взял пару фотографий, где один человек улыбается, а второй нет, и наоборот — и без спроса сделал «типаснимок», где улыбаются оба.
Alexeyslav
15.02.2018 12:02Как-то плавно люди забыли про плоские лентикулярные линзы… хотя они используются довольно часто в очень дорогих приборах, например в стереомикроскопах.
littorio
15.02.2018 12:59+1Забыли потому, что почему-то в камерах их не видим. И толщина объектива/линзы — это же ещё не всё, там за ними рабочий отрезок. Нельзя просто так придвинуть линзу вплотную к матрице :(
Osnovjansky
16.02.2018 16:44У оптики есть ограничения на габариты
Мне нравилось, как это было решено в Nokia N90
Если мне не изменяет память, там была ещё фишка: в зависимости от того как открывали телефон, включался режим видеокамеры, фотоаппарата, телефона или медиаплеера
sergehog
15.02.2018 12:02Для видимого диапазона световых волн никуда не денется.
Но что если вам нужен какой-нибудь необычный диапазон, например ультрафиолет или рентген. Какая тут оптика или где взять мегапиксельный сенсор — не подскажете?Sdima1357
15.02.2018 13:41Сильно зависит от конкретного диапазона энергий. В UV-отлично, и в мягком рентгене (~<10kv) зеркала худо бедно работают. А дальше и кристаллы, и решетки толком не работают.
где взять мегапиксельный сенсор — не подскажете?
— Если про Xray — то просто купить.И с прямым преобразованием и с сцинтиллятором.Несколько компаний производят.В том числе и та в которой я работаю.
stanislavkulikov
15.02.2018 12:02Можно было упомянуть Lytro — по сути это первая попытка сделать коммерческую пленоптическую камеру.
Akon32
15.02.2018 12:12Правильно ли я понимаю, что дифракционные решётки являются оптическим аналогом свёрточных нейронных сетей? Тогда, если существуют (или можно сделать) нелинейные оптические элементы (коэффициент пропускания света которых меняется от интенсивности света), многие глубокие нейросети можно воссоздать в оптике.
mkm565
16.02.2018 00:25Дифракционная решетка, в первом приближении, выполняет преобразование Фурье/разложение в ряд Фурье входного сигналав ряд.
Оптическая система выполняет свертку. Опять же в первом приближении (изопланатизм = линейная система, некогеретний сигнал и т.д.)
Нелинейние эффекты в оптике есть всякие разные — начиная от от удвоения частоты в лазерах и заканчивая фиг знает чем. Самая простая сыстема, в которой пропускание изменяется в зависимости от интенсивности сигнала — фотохромные очки, которые темнеют на солнце
lizarge
15.02.2018 17:06> Парадоксально, что в нашу эру тотальной съёмки очень мало кто видел настоящие оптические изображения, формируемые камерами.
Дальше можно не читать, автор даже зеркалку в руках не держал.
Aquahawk
15.02.2018 17:40+1забавно что SmartDeblur никак не упомянут в статье habrahabr.ru/search/?q=%5BSmartDeblur%5D&target_type=posts
Прекрасная иллюстрация того как математика может крутые штуки, а хипстеры с подворотами штанов, которые говорят что я просто возьму готовое решение — нет.
a_pushkin
15.02.2018 18:56Спасибо за статью. У меня чисто практический вопрос, а возможно ли с помощью плохого зеркала, типа стпутниковой тарелки, собрать оптического класса систему, с помощью машинного обучения? Ведь по сути глаз человеческий тоже не идеален и те мне менее какую то осмысленную картинку мы видим, а телескопы оптические требуют каких то сумашедших параметров по точности зеркал.
mkm565
16.02.2018 00:15Нет, нельзя
Системы, которие решают инверсные/обратные задачи в оптике, наподобие описанной в статье задачи восстановления изображения (т.е. фазы оптического сигнала), имеют дело с двумя неприятностями:
1) Крайне плохая обусловленность проблемы. Всякие регуляризации хороши, но надо знать заранее с чем имеешь дело. Иначе либо процесс не сходится, либо фигня получается
2) Одному и томы же результату (сигналу на матрице) могут соответствовать разные исходние данные. Т.е. обратная задача имеет несколько минимумов. Вот и догадаыся, который из них правильный.
Пример с телескопом — то ли двойная здезда, то ли астигматизм, который дал эллипс. Другой пример — расфокусировка. Движение предмета «вперед» или «назад» дает (в первом приближении) одинаковое размытие. Вот и догадайся по снимку — то бактерия уехала на 3 мм вперед, то ли на 3 мм назад. Надо делать несколько снимков и смотреть
a_pushkin
16.02.2018 10:46Я понимаю, а что мешает проецировать на это зеркало картинку которая известна системе? Например сетку, кресты, кружочки, и обучаться их восстановлению?
mkm565
16.02.2018 12:19Ничего не мешает. Ну обучится система распознавать текстовые картинки. А к реальным наблюдениям какое это имеет отношение?
В такой системе информация, заключенная в оптическом сигнале уже потеряна. И не вытащить ее обратно. Никакой обучаемой системой.
Целая наука есть про выделение сигналов на фоне помех. В реальности надо сидеть и гадать — то ли это двойная звезда, то ли спутник супостата, то ли муха села.
Я когда был молодой и глупый, то разрабатывал хитрые методы восстановления фазы в гартмановских тестах зеркал. И то там получалось только потому, что мы знали, что присутсвует дефокусировка и астигматисм. А ежели бы аберрации взаимно компнесировались, то и не определить ничего.
Все обучения так или иначе содержат критерии, основанные на ошибке проверки статисчических гипотез.первого и второго рода. Вот и будет система после обучения выдавать результат с какой-то вероятностью. Нафик это в телесцопе надо?
Вон, Эппл деньги вернул китайцам, которых он не отличает. А с телескопом как?a_pushkin
16.02.2018 12:51Здесь вопрос цена качество. Если я могу взять апертуру в метров 10 цена которой грош в базарный день и кучу матриц, тоже не шибко дорогих, ну и пускай качество будет не как у 100 метрового ньютона, а скажем как у 2 метрового, понимаете ход мыслей? В природе нет ничего идеального, точного квадратного круголого или параболического, но она же как то выкручивается? Тут конечно, не руками разводить надо, нужен точный расчет, взять среднюю неровность используемого зеркала и расчитать какое колличество информации оно потеряет и какому «ровному» оптическоо качества зеркалу оно будет соотвествовать, вы знакомы с такой методологией, поделитесь формулами?
Pshir
16.02.2018 10:55На самом деле, то, что видит человеческий глаз (точнее, центр жёлтого пятна сетчатки) находится не так уж и далеко от предела для оптической системы такого размера. А оптические телескопы настолько же превосходят человеческий глаз в количестве и качестве того, что они видят, насколько они требуют сумасшедших параметров по точности.
Pshir
16.02.2018 11:16Собирать телескоп из спутниковой тарелки бесполезно вот ещё по какой причине. Чтобы восстановить точное изображение надо, грубо говоря, с той же точностью знать дифракционную картину. И надо понимать, что дифракционные методы делают, фактически, следующее. Они размазывают информацию о каждой светящейся точке по всему пространству изображения. В результате, если у нас появится, например, один битый пиксель, то это даст нам соответствующее равномерное ухудшение качества всего восстановленного изображения. Отсюда вытекает, где можно применять такие методы. Там, где важно быстро, с малыми затратами узнать общую картину, но точность деталей не столь важна. Перед астрономией стоит прямо противоположная задача.
a_pushkin
16.02.2018 11:23А если не появится битый пискель? Мне тут видимо не хватает знаний по оптике. Пока что подход с проецированием заранее заданнной картинки на матрицу с последущим требованием её восстановить машинным обучением не выглядит безумным
Pshir
16.02.2018 11:31Он, конечно, не безумен. Это всё вполне возможно. Я говорю вот о чём. Чтобы получить дифракционными методами такого же качества картинку, какую даёт 10-метровое зеркало телескопа с поверхностью микронной точности, нужно иметь не только 10-метровую дифракционную решётку микронной точности, но ещё и такого же размера матрицу. Проблема не в обучении (точнее, в этом тоже, о чём уже написали, но, как раз, про это я мало чего знаю), проблема в физических ограничениях.
mkm565
16.02.2018 12:261) Точность поверхности зеркала — доли микрона. Критерий Релея одна четвертая длины волны. А тут свет туда-сюда идет. Вот и получается.
2) В любом волновом фронте заключена информация. Есть формулы для расчета энтропии/информации волнового фронта. Грубо говоря, это зависит от размеров апертуры. И можно поставить зеркало, можно 100500 дифракционных решеток/голограмм/нелинейных кристаллов, только количество информации не возрастет. А любое манипулирование (кривое зеркало или жирные пальцы на линзах) — уменьшает эту информацию. И никакими обучениями новой информации не создатьPshir
16.02.2018 13:01И можно поставить зеркало, можно 100500 дифракционных решеток/голограмм/нелинейных кристаллов, только количество информации не возрастет. А любое манипулирование (кривое зеркало или жирные пальцы на линзах) — уменьшает эту информацию. И никакими обучениями новой информации не создать
Собственно, это самое я и написал.
a_pushkin
16.02.2018 14:48Все вы пишите правильно, вопрос в том сколько конкретно теряют «плохие» зеркала инормации, и можно ли это компенсировать апертурой? Ссылочку то дадите на расчет информации волнового фронта?
mkm565
16.02.2018 20:21если бы были простые формулы для оценивания влияния аберраций на энтропию сигнала, то это была бы песня. Немножко есть в древней советской книге О'Нила «Введение в статистическую оптику» (Легко скачивается с разных сайтов), более подробно расписано в Francis T.S. Yu «Entropy and Information Optics: Connecting Information and Time»
Реально никто этим не занимается.
Компенсировать апертурой нельзя. Если очень хочется, то считать можно так — пренебречь когерентностью и поляризацией в первом приближении. Брать преобразование Фурье и смотреть по спектру число степеней свободы (в книге Ю есть), т.е. как точно можно точно восстановить оригинальный сигнал. Понятно, что при увеличении аберраций уменьшается содержание высоких частот в Фурье спектре сигнала (читать про передаточные функции оптических систем), соответственно уменьшается число степеней свободы и возможность восстановить исходный сигнал.
ieeexplore.ieee.org/document/4018275 — дает оценки влияния отдельных аберраций на энтропию (читать через sci-hub) — но откуда он берет коэффициенты влияния для отдельных аберраций — хрен его знает.
Gryphon88
16.02.2018 23:52Из относительно свежего про энтропию и аберрации я читал у Goodman,«Statistical optics». Похожую задачу решают при деконволюции со spatially variable PSF (статьи 1,2,3,4, я поленился их внимательно вкуривать). Ещё лет 5-10 была статья про разложение экспериментальной PSF на полиномы Цернике (или Зейделя?) с оценкой каждого, но я так её и не нашёл.
mkm565
17.02.2018 00:31Полиномы Цернике хороши тем, что от них простое аналитическое преобразование Ганкеля (Фурье на круге). Я разлагал зрачковую функцию по этим полиномам (можно сделать аналитически в Reduce/Maxima), тогда PSF получается аналитическая и ее можно подгонять — тогда и фаза получается (у меня давним-давно статья даже была). Все было хорошо при небольших аберрациях. Но когда, были комбинации аберраций — то хрен что восстановишь.
Для энтропии при наличии аберраций я бы делал так. Минимальное разрешение в плоскости изображения определяется MTF/OTF (там где она скатилась в шум). Засунув аберации, можно оценить эту частоту. По ней найти минимальное разрешение и отсюда энтропию. Аналитики нет никакой, но считать можно.Gryphon88
17.02.2018 01:03Давайте зайдём немного с другого конца: а зачем нам энтропия в чистом виде, если мы уже получили минимальное разрешение? Вот у нас есть аналитическая PSF/MTF, модельный объект и есть источник аберраций (турбулентность в астрономии, локальная неровность покровного стекла в микроскопии). Тогда мы можем получить экспериментальную PSF, поиграться с параметрами аберраций и получить локальный разбег фаз в препарате или линзе\зеркале с точностью до шума и квантования камеры. В принципе, если использовать два метода наблюдений, например, флюоресценцию и дифференциально-интерференционный контраст или голографию, теоретически можно будет картировать весь объем препарата по лучепреломлению. Для комбинации аберраций можно дополнительно менять длину волны, тогда коэффициенты подобрать проще.
Если не сложно, скиньте статью, то, что я читал, было немного непонятно, как применить на практике.mkm565
17.02.2018 01:31Ну, ежели длину волны менять, или поляризацию или как-нибудь еще, то станет проще. В абсолютной интерферометрии так и делают. Но в те времена у наc монохроматическая PSF была
mkm565
17.02.2018 01:07Для Александра Сергеича, который формулу просил.
Информация в изображении
I=log2 (A/dA)
где А — размер изображения, dА — минимально разрешаемый элемент в плоскости изображения (полагаем одномерний случай для простоты, пренебрегая размером пикселов и т.д.). Поскольку размер dА меняется по полю (в центре аберрации меньше), то изображение надо разбить на участки, где dА можно считать постоянным. ДЛя безаберрационного изображения разрешение 1.22*длина волны/Апертуру
Для аберраций — рассчитать ЧКХ, там где она становится меньше, например 0.1. Тогда dА=1/максимальную частоту. Вот и все. Понятно, что аберрации всегда ухудшают ЧКХ, поэтому разрешение будет хуже и информации меньше
Я буду теперь это на интервью спрашивать. Спасибо за идею для задачки
CharlesFrost
Неправда Ваша. В зеркальных камерах, видоискатель получает изображение из объектива, с помощью зеркала, т.е. чисто оптическая схема.
NikitosZs
Ну так то что, у всех зеркалки?
CharlesFrost
Ну, ОК. Возьмите лупу, встаньте в комнате днём напротив окна и сфокусируйте её на стену. Тем самым вы, без дураков, встанете в один ряд со счастливчиками видевшими оптически сформированное изображение.
NikitosZs
Вы видимо оторваны от современной молодёжи…
Переступлю через себя и начну объяснять: я лично встречал людей, которые в 20 лет удивлялись тому, что проецируемое «лупой» изображение перевёрнутое. Люди которые кроме телефона и планшета и их камер ничего не видели, даже плёночных фотоаппаратов. Как оно работает без батареек? А как посмотреть что снял? Очень забавно было объяснять одному такому индивидууму, как я снял себя на фоне города два раза просняв один и тот же кадр. Люди не понимают этого. Ну, не все, но к сожалению такие есть и это не подвальные алкоголики.
RigelNM
«как я снял себя на фоне города два раза просняв один и тот же кадр.»
А можно развернуть, пожалуйста, я не понял о чем речь.
VolodjaT
на пленке можно сделать кадр несколько раз без перемотки пленки. произойдет наложение кадров
darkfrei
Плёнка реагирует только в тех местах, где на неё попал свет.
Если общий кадр очень тёмный, а лицо на ней — светлое, то в «тёмном» месте не было фото-реакции.
Там, где не было фото-реакции, можно дописать оптическое изображение, повторно сфотографировав что-то в том участке кадра, где до этого было темно.
Аналог из современного — сверхдлинная выдержка, где часть изображения снята в одном временном интервале, а часть в другом (заодно изменив положение в кадре).
vconst
Аналог из современного — все та же многократная экспозиция, а не сверхдлинная выдержка. И ничего современного в сверхдлинных выдержках нет, это вообще самый старый способ фотосъемки, высокочувствительные фотоэмульсии изобрели не так давно.
Zenitchik
Так это и есть многократная экспозиция одного и того же слоя фотоэмульсии.
vconst
Нет.
Длинная выдержка и многократная экспозиция — это принципиально разные приемы фотосъемки. Они немного пересекаются в пограничных случаях, но очень слабо.
Zenitchik
Я, видимо, плохо сформулировал свою мысль.
Я имел в виду, что описанный приём съёмки себя на фоне города — является многократной экспозицией.
vconst
Путаница в терминах…
Zenitchik
Возможно, я не владею терминологией.
Если я прекратил экспонировать кадр, а потом экспонировал его снова, разве это не многократная экспозиция?
vconst
Все верно, но я вот с чем спорю: «Аналог из современного — сверхдлинная выдержка».
Потому что многократная экспозиция совершенно не обязательно будет с длинной выдержкой. Можно сделать «как я снял себя на фоне города два раза» двумя экспозициями с выдержкой 1/1000 и это ни разу не сверхдлинная выдержка. Многократная экспозиция — это не аналог длинной выдержки.
Zenitchik
Я с Вами полностью согласен.
vconst
Уф…
:)
NikitosZs
Рад, что заинтересовал Вас, но и без меня уже объяснили весь фокус.
CharlesFrost
Что за фотоаппарат у Вас был? Лично я подобную «фишку» видел только на ф/а «Смена-8м». У остальных виденных, от мыльниц до зеркалок, затвор сблокирован с перемоткой.
aamonster
Насколько я помню, на большинстве фотоаппаратов плёнку можно было перемотать назад (просто потому, что у вас могла быть кассета с плёнкой и приёмная _катушка_, не кассета — и чтобы вынуть плёнку, надо было смотать её обратно).
chieftain_yu
Никто не мешает после взведения затвора пленочного аппарата (хоть того же «Зенита-Е», хоть ФЭДов) отмотать один кадр назад, пользуясь рукояткой обратной перемотки.
daggert
А как вы отмотаете пленку четко на один кадр назад на том-же Зените-Е?
chieftain_yu
А при биэкспонировании прям обязательно микрон-в микрон совпадение кадров? Не знал.
Да, есть вероятность немного не попасть и вылезти в межкадровое, запороть край соседнего кадра.
CharlesFrost
Угу-угу… сначала взвели и перемотали на кадр вперёд, а потом рукояткой перемотали назад с точностью до полного совпадения кадров. (Вслепую!!)
Похоже, что вы как и aamonster никогда не занимались плёночной фотографией.
chieftain_yu
Любитель-166 вас устроит, о человек, плотно занимавшийся пленочной фотографией, в качестве примера фотоаппарата? Взвод затвора отделен от перемотки.
А для пленочной биэкспозиции полного точного совмещения кадров обычно как-то и не требуется. Есть, конечно, шансы слегка не угадать — но при печати никто не мешает кадрировать полноценное изображение. А если вот очень точно вот надо совмещать — проще отснять два кадра независимо и совмещать при печати.
vconst
Да ладно страсти рассказывать про советскую фототехнику, нормальные иностранные камеры, для обычной узкой пленки, имели мультиэкспозицию из коробки без всяких сложностей. Механическим рычажком разрывалась связь между затвором и перемоткой и хоть общелкайся на один кадр.
chieftain_yu
Киев-17, например, тоже имел. Без всякой эквилибристики, как на совсем ширпотребном Зените — простой расцепитель.
vconst
Ну, Киев хоть и не полный мрак (хотя да — мрак), но далеко не Любитель и не Смена.
engine9
Подтверждаю. На забугорных пленочных зеркалках часто бывает кнопка дабл экспозиции, при нажатии взвод затвора происходит штатно, но перемотка однократно отключается.
CharlesFrost
И при чём тут «Любитель-166»? Это же простейшая камера, наподобие той же «Смены», только для среднего формата.
А Вы мне про «Зениты» и «ФЭДы» толковали.
Так бы и сказали, что ломографией увлекаетесь. В любом случае, описанный способ не является штатным для этих камер.
chieftain_yu
Я понял, вы его не видели.
Иначе мне непонятен тезис «У остальных виденных, от мыльниц до зеркалок, затвор сблокирован с перемоткой»
CharlesFrost
Видел, просто не пользовался и забыл про это нюанс.
Честно говоря, я вообще не понимаю, к чему весь этот спор. Я выше просто спросил у человека чем он пользовался. И тут появляетесь вы и начинаете продвигать какие-то нетрадиционные приёмы работы с советской фототехникой. Зачем? Кому сейчас это надо? У меня дома 4 фотоаппарата лежат без движения уже лет 10, т.к. пленка стоит дорого и проще делать снимки на «цифру». Да и печатать сейчас негде. Разве что самому проявлять и прогонять через слайд-сканер. Но проще уж подкопить и купить цифрозеркалку, а не извращаться.
vconst
RomanArzumanyan
Позволю себе позанудствовать. На среднеформатных камерах не такой фильмовый канал, как на малом формате.
На 135 подача идёт по перфорации, на обоих роликах (принимающем и подающем) нет натяжения. Равномерность подачи обеспечивается перфорацией.
На 120 подача идёт благодаря натяжению на обоих роликах. Равномерность подачи обеспечивается эксцентриком на принимающем ролике, который уменьшает угол поворота по мере роста числа отснятых кадров, или благодаря окошку и меткам на ракорде.
chieftain_yu
Кстати, проверил на ФЭД-2 — там отматывает четко на кадр. Если сделать при обратной перемотке небольшой перепробег (то есть отмотать, скажем, 1,5 кадра) — он сперва выбирает этот перепробег, и только потом взводит затвор.
Мне «Зенит-Е» поискать для проверки?
vconst
CharlesFrost
Вот мне и хотелось узнать, чем именно фотографировал этот человек. Всё-таки те ф/а, о которых вы говорите, не очень распространены.
А понабежали какие-то «специалисты». Ну, чёрт-те что в самом деле.
vconst
Ну, у всякой фигни типа зенитов — мультиэкспозиция делалась через анус, надо было там дернуть, там потянуть, там прижать. А у нормальных камер все просто и штатно.
Wolframium13
Я скажу больше, эти люди не то что фотоаппарат, но даже школьный учебник по физике за 8 класс не видели.
markmariner
Ой здесь, конечно, все такие умницы, помнящие каждый учебник от корки до корки. Помню, что мне в восьмом классе было вообще не до физики.
BARSRAB
Это нынче предмет для гордости?
markmariner
Это нормально для подростка интересоваться не только учёбой.
BARSRAB
Когда ты в школе, времени овердофига и на учебу и на интересы. Так что не надо искать пустые оправдания.
Mike_soft
Но далеко не всегда интересна, например, физика.
а еще есть учителки, отбивающие интерес к предмету…
mistergrim
Вот же разрыв шаблона будет у этих людей, если им рассказать, что изображение у них на сетчатке тоже перевёрнутое.
kudryavy
А ничего, что видят они не избражение на сетчатке, а результат обработки мозгом данного изображения. И если Вы лет пять будете носить очки, переворачивающие изображение, причем не снимая, то мозг перестроится, и картинка примет "нормальное" положение?
vconst
Картинка может и не повернется, но человек в таких очках очень быстро перестроится и не будет испытывать никаких проблем в ориентации. Проверено неоднократными экспериментами. Еще можете почитать про пилотов Апача, там еще жестче — но все живы.
kudryavy
Да я про то, что в нашей жизни либо покерфейс "меня ничто не может удивить", либо постоянно открываешь вокруг себя что-то удивительное. И пытаться самоутвердиться за счет того, что знаешь чуть больше, чем средний человек — ну как-то ненормально, наверное. Если короче, то осуждаю mistergrim за повышенное ЧСВ всезнайки
vconst
«Я не всезнайка, я просто много знаю и люблю поправлять людей, когда они ошибаются» © :)
Gryphon88
Такой эксперимент делался, с переворачивающими очками. Перестроение произошло за 2-3 недели. После снятия очков — еще 2-3 недели на перестроение к норме.
kudryavy
Я как бы со школы в курсе про эксперимент такого типа. Про что не помнил, так это про срок, за который мозг перестроится. По ощущениям месяц — это очень быстро.
Gryphon88
Мозг очень пластичен, за месяц-два осуществляется переход на сенсорное замещение у слепых (при установке имплантанта, который подменяет зрение осязанием, при условии, что человек не слеплой от рождения)
vconst
daggert
С другой стороны — а зачем оно им надо? Вот у меня тут ученые, признанные как в мире так и в РФ — и они говорят "процессор", показывая пальцем на системный блок.
Это называется узкий кругозор. Безграмотность подразумевает не знание необходимых знаний (как у меня с русским языком, например), а если это выходит за эти нечеткие рамки — да и черт с ними, пусть живут не понимая устройства антенн или преломления света.
vconst
Компьютеры это более узко, чем школьная физика.
daggert
Ничем не узко. В школе есть физика и информатика. На одной учат что это "системный блок, а это монитор", а на второй говорят про формирование изображения через линзу.
Подсказать вам, какие из этих двух знаний будут более необходимы среднему обывателю в жизни?
vconst
daggert
Тогда вопрос ставлю еще раз — зачем человеку эти знания? (:
vconst
А где я говорил про их необходимость? Я отметил, что незнание простейших законов оптики не имеет отношения к моде на планшеты — это обычная безграмотность и камеры в смартах тут ни при чем.
Mike_soft
«признанные ученые» (заранее извиняюсь, но всяких «литературоведов»-«пушкинистов», историков, и т.п. я учеными не считаю ввиду того, что их предмет трудно назвать наукой) наверняка если и не помнят курс оптики из курса физики — то смогут вспомнить начала, подумать и объяснить (наблюдал такое у медиков и биологов).
хотя грань между общешкольными знаниями и специальными «плавает» во времени. И большинству населения не пригодилось и 10% из полученного в школе. Но жизнь вперед все-таки продвигают те, кто знания использует.
Zenitchik
Прикол в том, что в школе ещё невозможно определить, какие знания кому пригодятся. Поэтому знания даются с запасом.
Тот, кто использовал 20-30% школьных знаний, чтобы поступить в ВУЗ, а остальные 80% школьных знаний не использовал никогда и ни для чего — будет продвигать вперёд жизнь, благодаря тем 10% школьных знаний, которые ему реально пригодились в ВУЗе, а ещё 50% ВУЗосвских знаний, которые пригодились для работы.
vconst
Школа дает не знания, а учит навыку усвоения нового материала и выполнению определенной задачи за ограниченное время. Вот это реально пригодится каждом. А на чем будет натренирован навык, на решении систем уравнений или написании сочинения — не суть важно. Это если школа хорошая и правильная, к современных еэгэе или как-оно-там — не относится.
Mike_soft
ЕГЭ — это просто методика подсчета «сколько усвоено материала за ограниченное время».
а у школы много функций — и «знания», и «навыки», и социализация, и воспитание…
только темы статьи это не касается вообще. а исходный коммент говорил о «знаниях».
vconst
Только эта методика подсчета такая, что в итоге становится важнее, чем сами знания. И потому репетиторство «на сдачу егэ» сильно отличается от репетиторства «для сдачи экзаменов».
Mike_soft
Не, не сильно. в середине 80-х я помогал одноклассникам с поднотовкой к сдаче физики, химии и математики. все было практически так же- «типовые задачи» (в физике и химии — даже еще проще, надо было заучить часть учебника).
Человек, знающий предмет — легко и «сдаст экзамен», и «сдаст ЕГЭ».
а вообще, какой критерий ставят, на тот критерий система и работает.
vconst
Человек знающий предмет — сдаст. Но появилась категория «умеющие сдавать тесты», но не знающая предметов.
Mike_soft
категория «умеющие сдавать экзамены, но не знающие предмета» тоже была. Я вполне неплохо сдавал в школе как «общебалабольские предметы»- литературы всякие, так и специальные, типа биологии. в инститиуте тоже — далеко не все, что я хорошо сдал — я знал. на момент экзамена — да, знал достаточно для сдачи. сдал — забыл. (да, есть в голлове некотороая помойка из дуба войны&мира, стихов пушкина, съездов РСДРП, философских категорий и т.п. Но это реально бессистемная свалка. не пользуюсь)
vconst
Умеющие сдавать экзамены и умеющие ставить галочки в тестах — это очень разные люди, увы.
Mike_soft
«галочки в тестах» уже практически не ставят. ЕГЭ очень сильно изменился во времен введения («угадайки» убрали, задания усилили. а дерпесонифицированная проверка — имхо, благо). Ознакомьтесь, плз, с текущим его состоянием…
vconst
Интересовался.
Галочки ставят, хотя в точных науках стало больше задач, но еще есть где поиграть в угадайку. Задания сделали двух уровней, не тянешь — выбирай попроще. На счет проверок — чечены со 100% по всем предметам, смеются над ними.
Zenitchik
С этим ничего не поделаешь. Какую бы проверку не придумали, обязательно появится категория людей, специализированных к прохождению этой проверки.
vconst
Плохо, когда такая категория становится массовой. Зубрилой стать далеко не так просто, как расставить галки в тесте.
Alexeyslav
Вот не согласен. Решение уравнений и написание сочинений как и выпиливание молотков из болванок развивают совершенно разные навыки. А задачи на ограниченное время — это только во время контрольных/экзаменов.
Беда школы лишь в том что все подаваемые знания не имеют четкой связи друг с другом и не всеми усваиваются одинаково быстро.
Mike_soft
все люди — разные.
и по скорости усвоения знаний, и по интересам. И даже по отношению к знаниям вообще.
Школа — она должна показать реальную картину мира (ну, хотя бы с чисто утилитарными функциями — чтоб не думали, что «мыши самозарождаются из грязного белья», что над нами «небесная твердь», не придумывали вечный двигатель, мыли руки перед едой, и т.п. ). И возможно, кого-то чем-то заинтересовать.
а взаимосвязи — они порой просто не существуют. ибо с чем связать стихи пушкина? Или вот дуб болконского — с биологией, что-ли? «расчет полета ядра на основе данных романа война и мир „
Alexeyslav
Всегда существуют взаимосвязи, другое дело что школа… не все предметы изучают. Так-то литературу можно было бы связать с лингвистикой, с математикой(частотные распределения букв по авторам, словарный запас и т.д.), с психологией, философией… много ещё с чем. Но это всё в школе не изучают, поэтому литература остается обособленной. Физика с химией и математикой довольно тесно связана, но… у каждого предмета свои системы понятий и это сбивает с толку и кажется что всё это разное совсем и не связано. На физкультуре тоже физику и математику применить на раз-два(забросил 400-граммовую болванку на 20 метров, теперь вспомни физику — баллистическую траекторию и математику — посчитай с какой силой болванку швырнул). Но никто этого не делает. Многие даже не знают что есть такой предмет как теоретическая физкультура — что такое калории(физика) в еде, как связан вес гири и количество сокращений мышц до усталости и т.д.
vconst
Навык один — умение усваивать материал. Выполнение работы за определенный срок — это задача почти каждого урока, контрольной или ответа у доски
Mike_soft
я примерно об этом и говорил. только я бы расширил: знания даются по всему кругу, чтоб человек, которому интересно работать головой — не только получил знания, но выбрал еще и интересную ему отрасль знаний.
(см. «Вид с высоты» Азимова). И еще _хорошая_ школа учит учится — т.е. добывать знания самостоятельно
daggert
Вот сейчас, как работнику гуманитарного института, стало дико обидно. То что вы не можете понять эту область — ничуть не делает ее "не наукой".
А вы сможете вспомнить все что вы учили на уроках русского языка?
Mike_soft
я понимаю, что вам стало обидно — поэтому заранее и извинился. Да, я не понимаю в очень многих областях. но от этого некоторые области (медицина, биология, психология, социология, история) не перестают быть науками (ибо они объективны), а некоторые области (балет, литература, теология, астрология, хиромантия) я наукой считать не могу. ну вот не могу, и все. ибо там «каждый суслик — агроном». и главный критерий истинности — «слово более толстого суслика».
— Все, что учил на уроках русского языка — я, безусловно, не вспомню. Ибо постарался забыть как можно быстрее. И знание/отсутствие знаний о составе слова, о частях речи, и о членах предложения — оно не имеет в обычной жизни никакого значения. И смогу ли я разобрать предложение «решить послать сходить купить выпить» или не смогу — всем без разницы. И правильно это или неправильно я это сделаю — будет лишь _субъективное_мнение_ основанное на субъективных (и при этом — изменяющихся) правилах.
Zenitchik
На счёт разбора предложения вы совсем не правы. Лингвистика — это наука. У неё есть предмет изучения, который объективно существует, и к этому предмету можно применять настоящие научные методы. И их применяют. Правила же орфографии — это не научные законы, а часть языка как предмета изучения.
Что касается школьного русского языка — то это не наука, а технология. Согласитесь, нет ничего плохого в том, что технологические приёмы постепенно меняются, при условии вертикальной совместимости, конечно.
Mike_soft
Лингвистика — несомненно, наука. Хотя и частично ненаучная (исследование ее объективного предмета — субъективно, т.е. зависит от мнения исследователя. по крайней мере, в некоторой части разделов этой науки).
Правила орфографии — это придуманные правила. вот придумали, что сейчас «парашют» пишется через «ю» — сегодня это правильно. завтра решили, что «парашут» надо писать через «у» — стоало правильно как сейчас, Ю и неправильно как раньше. потом решили вернуться к предыдущему написанию… почему? да левая пятка захотела, и все…
но линнгвистика — это еще ерунда… вот разные литературоведенья… «что что говорил белинский о том, что думал Добролюбов о том, что писал говорил Гоголь о творчестве Пушкина...».
А школьный «русский язык» как предмет — он дает весьма немного. большинство запоминает «стеклянный-деревянный-оловянный» и «жи-ши» (хы, «Обычный урок русского языка, учительница объясняет детям правило «жи-ши пиши с буквой и», все бы ничего, но зовут её Шынтасова Шынар Шынгысовна из города Шымкент, Жылыбайского района.»©). а грамотность «добирает» чтением художественной литературы…
avf1906
насчет литературоведения полностью согласен, читал как-то отзыв автора на рецензию какого-то рассказа, типа глубокий смысл и все такое, на что автор сказал — «х… нь, пока бухой был, приколоться решил». Психология и социология — то что дают в ВУЗах «для общего развития» и то что применяется реально — сильно разные вещи, на хабре вроде пробегала статья про патологическую психологию, реально страшно, насколько люди легко читаемы и предсказуемы.
Marsikus
Покажите им тот же фокус, но с маленьким отверстием в листе бумаги :)
NikitosZs
Показывал) У меня к зеркалке была примотана большая (высокая) пачка принглс, на дне которой приклеена фольга с крохотным отверстием. Солнце получалось на весь кадр) Ну и в универе мог снимать букву на доске на весь кадр метров с 15, правда выдержка нужна была с пол минуты…
DrZlodberg
По сравнению с количеством владельцев смартов и мыльниц — их, конечно, мало. Однако не смотря на рост популярности беззеркалок в абсолютных числах их ещё чертовски много. Чтобы в этом убедиться достаточно выйти в любой популярное у туристов место. Ну а про профессионалов можно даже не упоминать.
migelle74
ИМХО в последнее время тенденция развернулась. Какое-то время назад был всплеск зеркалок, но сейчас, после того как камеры в телефонах сильно скакнули в качестве, количество людей с телефонами стало превалировать.
Телефоны уже убили рынок мыльниц, убьют и зеркалки/беззеркалки.
jar_ohty
Не убьют. Качество изображения несопоставимо (по фундаментальным причинам), плюс далеко не вся съемка сводится к широкоугольному объективу.
Smartzero
Вот тут как раз на сцену выходят портретные объективы в мобильниках с алгоритмами размытия, наложения света и т.п.
При нормальном освещении в инстаграмме или соц.сети (а большинство сейчас ни для чего другого не снимает) вы порой не заметите разницы между смартфоном и портретником среднего пошиба.
PS. сам снимаю портреты на 50/1.2 и его на камеру смартфона пока не променяю ни за какие коврижки:)
Pshir
Динамичные сцены на смартфон не поснимать. Телеобъектив в него тоже не засунуть.
vconst
Разница между нормальным портретником для зеркалки и портретным софтом мобильника — заметна на глаз любому не слепому, естественно если дать сравнить два разных снимка и не в виде превьюшек для вконтактика. Причем эта разница настолько велика, что одна девушка, которой я дал серебряный отпечаток ее портрета снятого на нормальную камеру — не сдержалась и буквально завизжала: «Ой, какая я миленькая!!!» :) К слову — это практически стандартная женская реакция на хороший портрет :)
Dmitry_10
Скорее наоборот, на мыльнице широкий угол есть, а на телефоне нет.
migelle74
Никто не спорит, что качество несопоставимо, фишка в том, что качество фотографий телефонов достигло того уровня, которое устраивает бОльшую часть потребителей. Сильно бОльшую. И все эти потребители мигрируют на смарты, потому что он тупо удобнее — меньше, всегда с собой и не надо носить дополнительное устройство.
А дальше работает рынок: меньше потребителей — выше цена, выше цена — еще меньше потребителей. В итоге дешевые зеркалки и беззеркалки просто смоет — на них не будет потребителей.
jar_ohty
Пользователи зеркалок (за исключением тех, для кого зеркалка это предмет демонстрации статуса — такие тоже бывают) — это те, кого не устраивает качество цифромыла. Тем более их не устроит качество мобильной камеры.
migelle74
Рынок компактов уже фактически мертв. Рынок зеркалок падает ежегодно на 16%. Конечно, до конца не убьет, но состояние будет мало отличаться от смерти. Примерно как сейчас с пленкой — вроде и не умерло совсем, но объем рынка микроскопичен на фоне цифры.
Ogra
Дешевые зеркалки будут всегда. У них есть несколько серьезных конкурентных достоинств — удобство (просто таки несравнимое удобство использования), время жизни на одном аккумуляторе (и их простая замена), возможность установки дополнительных объективов и вспышек.
Рынок скорее всего несколько подожмется — меньше моделей, реже обновления и т.д., но никуда он не уйдет, не дождетесь =)
chieftain_yu
Сократят — возможно.
Но точно так же 135-я пленка (и цифра — потом) не убила средне- и крупноформатные камеры, правда, резко сократив число их фанатов.
DrZlodberg
Камерфонам пока далеко даже до мыльниц. С зеркалом же они могут конкурировать только в мечтах. А рынок мыльниц убили (скажем так, поджали) как раз беззеркалки. Качество у них выше при сопоставимых размерах. Мыльницы остались в основном в защищённом формате, где с ними конкурировать сложно.
migelle74
Да почитайте любые обзоры по фоторынку. Продажи падают в количественном выражении из года в год по всем сегментам(компакты, зеркалки, беззеркалки), но большая часть падения у компактов. А вслед за тем как телефоны убьют мыльницы придет очередь начальных зеркалок/беззеркалок, что в свою очередь повысит цены на оставшееся модели, что еще больше сузит рынок. В итоге с зеркалами останутся одни профессионалы и очень продвинутые любители.
Вот кстати характерная картинка:
mehos
youtu.be/yAiNE1gjl1I
kAIST
Плюс есть возможность посмотреть "как видит матрица", сняв снимок в raw.
Pshir
Нет. Для того, чтобы вы могли посмотреть RAW, программы его «проявляют», используя предустановки цветовой температуры, экспокоррекции и т.п.
Lirein
Это делают в основном «непрофессиональные» проявщики, не предназначенные для полностью ручной обработки Raw изображений. В чистом виде RAW с камеры зеркалки или хорошего цифрокомпакта представлена как монохромная (или цветная — поканально), растровая картинка полученная после фильтра Байера. Некоторые программы умеют показать чистый RAW, без постобработки, и без дебайеризации, базовой экспокоррекции, базовой кривой (по RGB каналам) по профилю типа матрицы фотоаппарата — изображение имеет выраженную зернистость и очень «плоское».
Pshir
Надо же! Оказывается, такое бывает.