Ist "Lichtfeld" ein nützliches Konzept in Mathematik oder Physik oder nur im Marketing?

Die Firma lytro.com hat eine Illum und eine Immerge [Lichtfeldkamera], die vermutlich Lichtfelder fotografieren .

Wenn ich das richtig verstehe, bezieht sich der Begriff Lichtfeld auf ein 5D-Konzept - an jedem Punkt im 3D-Raum gibt es Lichtstrahlen aus allen Richtungen. Diese Richtungen verwenden zwei weitere Dimensionen (z ( θ , ϕ ) ) Und 2 + 3 = 5 . Dies könnte als 5D-plenoptische Funktion bezeichnet werden . Ich denke, dass Sie an jedem Punkt in diesem 5D-Raum eine Art von spektraler Intensitätsinformation haben. Es könnten RGB-Werte oder ein vollständiges Spektrum sein und würde (zum Beispiel) Leistungseinheiten pro Flächeneinheit, pro Raumwinkeleinheit, pro Wellenlängeneinheit aufweisen.

Ist das nur ein Name für eine Sache, oder gibt es wirkliche, wesentliche mathematische Dinge, die man mit einem Lichtfeld machen kann? Wenn ich zum Beispiel die elektrischen und magnetischen Felder in einem Volumen kenne, könnte ich vermutlich das resultierende Lichtfeld auf einfache Weise berechnen. Aber was kann ich eigentlich mit einem Lichtfeld machen, außer es zu vermarkten?

Verwandte Fragen und Antworten und ein zufälliger populärer Artikel , der den Begriff Lichtfeld immer wieder wiederholt.

Antworten (1)

Die kurze Antwort lautet: Ja, das Lichtfeld ist in der geometrischen Optik nützlich, wo Sie Licht simulieren können, als wäre es ein Haufen klassischer Teilchen, die sich auf geraden Linien mit bestimmten Positionen und Impulsen bewegen. Das ist falsch, da Licht Anregungen in einem Feld sind, aber es funktioniert als Annäherung. Dies ist die Idee hinter dem in der Astronomie verwendeten Rahmen namens Strahlungsübertragung und der Raytracing-Optik in der Computergrafik.

So kann eine Phasenraum-Zahlendichte von Photonen geschrieben werden als ρ ( X , P ) , eine Dichte über dem realen Raum, der 3D ist, und dem Impulsraum, der ebenfalls 3D ist. Die Größenordnung von P ist die "Spektrum"-Richtung und die Richtung von P ist die Richtung, in die das Licht wandert. Dies hängt mit der spektralen Strahldichte zusammen, ICH v , von:

ICH v ( X , θ , ϕ , v ) = H C P 3 ρ ( X , P ) = H 4 v 3 C 2 ρ ( X , P ) ,
Wo P = [ Sünde θ cos ϕ ,   Sünde θ Sünde ϕ ,   cos θ ] × H v / C .

Wofür es in einer Kamera nützlich ist, lautet die Antwort: Es kommt darauf an. Sie gehen einen Kompromiss ein, bei dem die räumliche Auflösung auf dem Chip für eine auf andere Weise verbesserte Auflösung geopfert wird. Beispielsweise nutzen Integralfeld-Spektrographen die verlorene räumliche Auflösung, um spektrale Informationen zu codieren. Im Fall von Lichtfeldkameras verwenden sie es, um die Bewegungsrichtung des Lichts zu codieren. Dies entspricht in etwa der gleichzeitigen Aufnahme vieler verschiedener Bilder mit unterschiedlichen Fokussen, sodass Sie mit Photoshop lustige Tiefenschärfe-Tricks ausführen können, indem Sie sie kombinieren oder einfach dasjenige mit dem gewünschten Fokus auswählen.

Wow, das ist eine unglaublich prägnante, dichte und klare Antwort auf einmal! Danke für den Hinweis, dass es eigentlich völlig physikalisch und in der Tat eine äußerst nützliche Technik ist - ich habe es nicht erkannt, aber ja, das Austauschen von RGB gegen Schwung (ok Frequenz) macht es einfach nur zum alten Phasenraum.
Zur Info Ich habe gerade eta gefragt Home Fragen Tags Benutzer Unbeantwortet Wie könnte das erste Weltraumteleskop aussehen, das die Sonne oder den Jupiter als Gravitationslinse verwendet? und hier wieder verlinkt. Ich freue mich immer noch sehr über diese Antwort!