K|Lens One

Welke mogelijkheden zouden we hebben als we geen twee- maar driedimensionale opnames zouden kunnen maken met onze camera? En wat voor een techniek zou daarvoor nodig zijn? En kan dat al?

De tweedimensionale foto

De ruimte die we fotograferen heeft diepte. Maar deze diepte wordt niet op een foto vastgelegd. Alleen de lengte en breedte van het gezichtsveld worden vastgelegd. Alle diepte wordt in feite platgedrukt tot dikte nul. Wanneer een foto wordt gemaakt, dan drukken we de driedimensionale ruimte die we fotograferen dus ‘plat’ tot een tweedimensionale afbeelding.

Door het verschil in scherpte, in kleurverzadiging, in schaduwen, in licht en in het perspectief van de onderdelen op de foto, levert een foto ons de suggestie op dat er zich diepte in de opname bevindt. Onze hersenen maken er door dit soort elementen weer een ‘ruimte’ van.

De driedimensionale foto

Maar als we een echte driedimensionale foto zouden willen maken, dan moeten we een opname maken die diepte kent. We werken dan immers niet meer in een plat vlak maar in een ruimte. In een dergelijke opname mag de diepte niet platgedrukt worden.

Maar we zouden een dergelijke 3D foto niet kunnen bekijken. Tenminste, niet op onze huidige monitoren. Die zijn immers plat (2D). We zouden dan over een 3D monitor moeten beschikken. Wat we wel op een 2D scherm met een 3D foto bestand zouden kunnen doen, is de opname draaien of door de scene heen gaan zodat we ons er in kunnen bevinden.

Een 3D foto zou daarom sterke gelijkenissen met een 3D model moeten vertonen. 3D modellen, zoals die tegenwoordig ook met behulp van Photoshop te verwerken zijn, kun je draaien en keren, groter en kleiner maken, je erin bevinden, etc..

Wanneer je het 3D model draait, bekijk je hem vanuit een ander perspectief. Op dat moment veranderen ook alle aspecten die eerder in dit artikel al genoemd werden. Sommige onderdelen worden hierdoor scherp, andere minder scherp. De kleurverzadiging treedt op andere plekken op en dat wat zich verder naar achteren bevindt zal bijvoorbeeld kleiner worden.

Het probleem

Bij een 3D model lukt dat op dit moment al best aardig. Maar 3D modellen zijn relatief eenvoudig. Een 3D model bestaat namelijk uit een aantal wiskundige berekeningen die na iedere verandering opnieuw worden uitgerekend, zij het met andere waarden voor de variabelen. Een 3D model is daarom vector georiënteerd.

Maar een foto is pixel georiënteerd. En om van de foto een 3D model te maken moet het omgezet worden naar wiskundige formules. Dat kan, maar hierdoor zal een aanzienlijk verlies van data ontstaan. We zijn hier namelijk nog niet zo ver mee dat we een bruikbare nauwkeurige beschrijving kunnen geven van de werkelijkheid. De consequentie hiervan is dat we, na een conversie, meteen zien dat wat we zien namaak is.

Hoe doen mensen dat?

Wij leven met onze staafjes en kegeltjes in ons netvlies in een ‘pixel georiënteerde wereld’. Toch zien wij diepte in de ruimte. Hoe doen wij dat eigenlijk?

Ons netvlies kun je vergelijken met een sensor in een camera. Het licht wat daar op valt wordt omgezet naar beeld in de hersenen. Dit netvlies is tweedimensionaal. Dus ook wij zien feitelijk geen diepte. Maar hoe kunnen wij dan toch zo goed diepte zien? Dat komt omdat we twee ogen hebben.

Beide ogen zien op hetzelfde moment dezelfde ruimte, maar net vanuit een iets andere hoek. Onze hersenen ontvangen dus steeds twee beelden wanneer we kijken en deze beelden worden onderling vergeleken. Het verschil tussen de beelden vertelt ons hoe ver iets van ons vandaan staat.

Om verwarring te voorkomen ervaren wij dat wat we zien als een enkel beeld. Dat hebben we aan onze hersenen te danken. De hersenen combineren de plaatjes tot een geheel. Maar intussen weten ze ons wel op de hoogte te stellen over de diepte.

Mensen die moeten leven met een enkel oog merken dit. Zij kunnen veel minder goed diepte inschatten. De hersenen proberen dat gemis wel op te vangen door bijvoorbeeld op ervaring terug te vallen en andere signalen te gebruiken, maar de praktijk leert dat dit het gemis nooit geheel kan compenseren.

Stereofotografie

In sommige gevallen zijn stereo opnames gewenst. Denk maar eens aan films die in de bioscoop worden vertoond en waar je met zo’n 3D bril naar moet kijken. Bij dat soort films lijkt het soms alsof de beelden uit het doek tevoorschijn komen.

3D films worden gemaakt met behulp van zogenaamde 3D camera’s. Dit zijn camera’s waar zich twee objectieven op bevinden. Net zoals met het menselijke oog, wordt de scene hiermee door beide objectieven tegelijkertijd op een net iets andere wijze geregistreerd.

Om onze hersenen nu voor de gek te houden, moeten we er wel voor zorgen dat het beeld van het ene objectief in het ene oog terecht komt, en het beeld van het andere objectief in het andere oog. Daarom worden deze verschillen in kleuren in de film verwerkt en moet je een brilletje op met twee kleuren glas. Hierdoor zorgt men er voor dat het juiste beeld bij het juiste oog terecht komt.

Als je geen brilletje wilt dragen wordt het lastig. Maar toch kun je dan de suggestie van 3D oproepen. Je laat hiervoor beide afbeeldingen elkaar heel snel opvolgen. Het heel snel afwisselen van beide beelden geeft een vergelijkbare 3D beleving, maar het is niet echt 3D en ook een stuk minder fraai om te zien.

K|Lens GmbH

De firma K|Lens GmbH uit Duitsland heeft iets bedacht waardoor we de stereofotografie oplossing ook met gewone foto- en videocamera’s kunnen gebruiken. Maar ze hebben meteen bedacht dat een goed te gebruiken 3D foto bestand bij voorkeur uit meer dan twee afbeeldingen zou moeten bestaan. Hoe meer perspectieven worden gebruikt, hoe beter je het beeld achteraf immers kunt interpreteren.

Handig dus als je meer beelden vanuit verschillende perspectieven hebt want als je over een bestand beschikt met dat soort data dan zou je bijvoorbeeld kunnen gaan werken met verschillende ‘dieptemaskers’. Alles binnen of juist buiten een bepaalde diepte kun je daarmee dan selecteren.

Je zou met dergelijke informatie ook veel gemakkelijker objecten moeten kunnen selecteren en je krijgt achteraf ook meer controle over de scherpte en onscherpte in een foto. Nu kunnen we met een RAW bestand achteraf de white balance veranderen, met een goed 3D bestand zouden we hetzelfde kunnen doen met het focuspunt. Dit zouden we dan achteraf kunnen verleggen waardoor een foto die niet goed genomen is, achteraf nog steeds op het juiste punt scherp gemaakt zou kunnen worden.

En daar zouden de mogelijkheden nog niet mee stoppen. Zou je een dergelijk bestand kunnen maken, dan kun je een object in een foto bijvoorbeeld ook vanaf een iets ander perspectief kunnen bekijken en daarmee dus een beetje kunnen draaien. Wel binnen een bepaalde marge want zoals onze ogen niet het gehele object (voor, achter, boven en onder) op hetzelfde moment kunnen zien, zal ook een oplossing vanuit een camera dat niet kunnen doen. Het zal dus niet zo extreem zijn als de opnames in de film The Matrix, maar een hand kan hierdoor waarschijnlijk wel net een klein stukje gekanteld worden.

Een goed idee dus, en het is deze firma K|Lens dus gelukt ook om hier iets voor te vinden! Het is nog beperkt, maar een goed begin is gemaakt en dat geeft een idee van hoe dit in de toekomst wellicht na doorontwikkeling er verder uit zou kunnen komen te zien.

Hoe doen ze het?

Ze werken dus met gewone camera’s en daarom moest de oplossing in het objectief worden gezocht. Wat er in feite gebeurt is dat je met de K|Lens One, zoals dit objectief heet, op het moment dat je een foto maakt, vanuit negen klein verschillende perspectieven foto’s op hetzelfde moment maakt. Vergelijkbaar dus met hoe wij dat met onze ogen doen. Maar de K|Lens One maakt niet gebruik van twee “ogen”, maar van negen.

Deze foto’s zijn kleiner van formaat zodat ze naast elkaar passen op de oppervlakte van een full frame sensor. Dit heeft vanzelfsprekend effect op de grootte (resolutie) van de foto die je hiermee kunt maken.

Deze negen foto’s ontstaan doordat gebruikt wordt gemaakt van een ingenues spiegelsysteem dat op een caleidoscoop lijkt. Op basis van de foto’s die vastgelegd worden, kan met een programma hiervan een soort dieptekaart worden bepaald.

Uiteindelijk wordt er dus een bestand gemaakt met de data van negen foto’s en kan dit bestand geanalyseerd worden zodat het informatie verschaft over waar zich iets exact bevindt in de ruimte.

De software

Bij de K|Lens One hoort software die de geproduceerde data kan verwerken. Dit kan vanzelfsprekend niet rechtstreeks in programma’s als Photoshop. Daarom is daar een plugin voor nodig.

De gratis software leest het RAW bestand in en herkent de negen afbeeldingen. Daarmee gaat het aan de slag. Je hebt met deze software een tool in handen gekregen waarin je allerlei zaken kunt bepalen. Als je daarmee klaar bent kun je de foto exporteren naar bijvoorbeeld Photoshop.

In Photoshop ziet de foto er uit als een normale foto. Maar onder de tab Channels is onder de standaard layers door de plugin een layer genaamd ‘Depth Map’ verschenen. Als je op deze Depth Map klikt, zie je dat deze verschillende grijstinten aan de foto toekent. Hoe donkerder de tint, hoe dichterbij het object zich bevindt. Deze Depth Map kan bijvoorbeeld worden gebruikt als mask voor het bewerken van de foto of om het focus punt op te geven.

Zijn we er?

Als functie een mooie verrijking dus, maar ook weer niet zaligmakend. De gekozen techniek levert namelijk een aantal nadelen op.

Negen perspectieven is veel voor wat we nu kunnen, maar kent toch zijn beperkingen. En de foto is in grootte een negende deel van een gewone full frame opname zodat de resolutie van een opname met een behoorlijk aantal wordt verlaagd. Omdat de sensor van een Nikon D6 een resolutie heeft van 20,8 megapixels, zal de foto in dat geval niet meer dan 20,8 / 9 = 2,3 megapixels kunnen bevatten. En dat is natuurlijk niet zo veel.

Maar wie zich hier even over heen kan zetten, merkt dat deze technologie wel veelbelovend is. Een object wordt bijvoorbeeld niet meer geselecteerd doordat een algoritme kijkt naar de verschillen in kleur langs de buitenkant van het object, maar omdat het zich op een bepaalde diepte begeeft. Dat levert in een aantal gevallen verbazingwekkend goede resultaten op.

Ook is vreemd om voor de eerste keer te ervaren hoe in een foto, waarin het focuspunt op een persoon is geplaatst, verlegd kan worden naar een andere persoon die zich op een heel andere diepte in de opname bevindt.

Kopen?

Op het moment van het schrijven van dit artikel is dit nieuwe objectief nog niet verkrijgbaar. Het wordt alleen gedemonstreerd en getest. In de zomer of najaar van 2021 wordt het naar verwachting op de markt gebracht. De prijs is op dit moment ook nog niet bekend.

We konden maar kort met dit objectief ervaring opdoen. Tot nu toe zijn we tot de conclusie gekomen dat de K|Lens One een interessante ontwikkeling is met zeker handige toepassingsmogelijkheden, maar ook dat het een echte eerste versie is van deze manier van werken. Zeker interessant dus, en iets om te volgen, maar nog niet zo ideaal als de website van K|Lens op dit moment suggereert.