Light field camera
لائٹ فیلڈ کیمرہ، جسے پلینوپٹک کیمرہ بھی کہا جاتا ہے، ایک ایسا کیمرہ ہے جو کسی منظر سے نکلنے والے روشنی کے میدان کے بارے میں معلومات حاصل کرتا ہے۔ یعنی کسی منظر میں روشنی کی شدت، اور عین مطابق سمت جس میں روشنی کی کرنیں خلا میں سفر کر رہی ہیں۔ یہ روایتی کیمروں سے متصادم ہے، جو مختلف طول موج پر صرف روشنی کی شدت کو ریکارڈ کرتے ہیں۔ ایک قسم شدت، رنگ اور دشاتمک معلومات کو سمجھنے کے لیے بصورت دیگر روایتی امیج سینسر کے سامنے رکھے گئے مائیکرو لینس کی ایک صف کا استعمال کرتی ہے۔ ملٹی کیمرہ صفوں کی ایک اور قسم ہے۔ ہولوگرام فلم پر مبنی لائٹ فیلڈ امیج کی ایک قسم ہے۔ تاریخ ابتدائی تحقیق پہلا لائٹ فیلڈ کیمرہ 1908 میں گیبریل لپ مین نے تجویز کیا تھا۔ انہوں نے اپنے تصور کو "انٹیگرل فوٹو گرافی" قرار دیا۔ لپ مین کے تجرباتی نتائج میں مائیکرو لینس کی باقاعدہ صف کے ساتھ کندہ شدہ پلاسٹک کی شیٹ کا استعمال کرتے ہوئے، یا جزوی طور پر چھوٹے شیشے کے موتیوں کو، جو بے ترتیب پیٹرن میں قریب سے پیک کیے گئے ہیں، فوٹو گرافی کے ایملشن کی سطح میں جوڑ کر بنائی گئی خام انٹیگرل تصاویر شامل تھیں۔ 1992 میں، ایڈیلسن اور وانگ نے ایک ایسا ڈیزائن پیش کیا جس نے سٹیریو میچنگ میں خط و کتابت کے مسئلے کو کم کیا۔ اسے حاصل کرنے کے لیے، کیمرے کے مرکزی لینس کے فوکل پلین پر مائکرو لینس کی ایک صف رکھی جاتی ہے۔ امیج سینسر مائکرو لینس کے تھوڑا پیچھے رکھا گیا ہے۔ اس طرح کی تصاویر کا استعمال کرتے ہوئے، تصویر کے ان حصوں کی نقل مکانی کا تجزیہ کیا جا سکتا ہے جو فوکس میں نہیں ہیں اور گہرائی کی معلومات نکالی جا سکتی ہیں۔ معیاری پلینوپٹک کیمرہ "معیاری پلینوپٹک کیمرہ" ایک ریاضیاتی ماڈل ہے جسے محققین ڈیزائن کا موازنہ کرنے کے لیے استعمال کرتے ہیں۔ تعریف کے مطابق اس میں مائکرو لینس ہوتے ہیں جو سینسر کے امیج پلین سے ایک فوکل لمبائی کے فاصلے پر رکھے جاتے ہیں۔ 2004 میں، اسٹینفورڈ یونیورسٹی کمپیوٹر گرافکس لیبارٹری کی ایک ٹیم نے 16 میگا پکسل کا کیمرہ استعمال کیا تاکہ یہ ظاہر کیا جا سکے کہ تصاویر لینے کے بعد ان پر دوبارہ توجہ دی جا سکتی ہے۔ اس نظام میں 90,000-مائکرولنس کی صف کا استعمال کیا گیا، جس سے 90 کلو پکسلز کی ریزولوشن حاصل ہوئی۔ تحقیق سے پتہ چلا ہے کہ اس کی زیادہ سے زیادہ بیس لائن مرکزی لینس کے داخلی پنکھ کے سائز تک محدود ہے جو سٹیریوسکوپک سیٹ اپ کے مقابلے میں چھوٹا ہے۔ اس کا مطلب یہ ہے کہ "معیاری پلینوپٹک کیمرہ" قریبی رینج ایپلی کیشنز کے لیے ہو سکتا ہے کیونکہ یہ فاصلے پر گہرائی کے ریزولوشن میں اضافہ ظاہر کرتا ہے جس کی میٹرک طور پر کیمرے کے پیرامیٹرز کی بنیاد پر پیش گوئی کی جا سکتی ہے۔ فوکسڈ پلینوپٹک کیمرہ لمسڈائن اور جارجیو نے ایک ڈیزائن بیان کیا جس میں مائکرولنز کی صف کو مرکزی لینس کے فوکل پلین سے پہلے یا پیچھے رکھا جا سکتا ہے۔ یہ ترمیم روشنی کے میدان کو اس طرح سے نمونے دیتی ہے جو اعلی مقامی ریزولوشن کے لیے کونیی ریزولوشن کا تبادلہ کرتی ہے۔ اس ڈیزائن کے ساتھ، تصاویر کو معیاری پلینوپٹک کیمرے کی تصاویر کے مقابلے میں بہت زیادہ مقامی ریزولوشن کے ساتھ دوبارہ مرکوز کیا جا سکتا ہے۔ تاہم، نچلی کونیی ریزولوشن الیازنگ نمونوں کو متعارف کراسکتی ہے۔ کوڈڈ یپرچر کیمرا ایک ایسا ڈیزائن جس میں مائکرولنس صف کے بجائے کم لاگت والے طباعت شدہ فلم ماسک کا استعمال کیا گیا تھا 2007 میں تجویز کیا گیا تھا۔ یہ ڈیزائن مائکرولنز صفوں میں نظر آنے والے کرومیٹک انحراف اور باؤنڈری پکسلز کے نقصان کو کم کرتا ہے، اور زیادہ مقامی ریزولوشن کی اجازت دیتا ہے۔ تاہم، ماسک پر مبنی ڈیزائن امیج سینسر تک پہنچنے والی روشنی کی مقدار کو کم کرتا ہے، جس سے چمک کم ہوتی ہے۔ خصوصیات میں شامل ہیں: فیلڈ کی متغیر گہرائی اور "ری فوکسنگ": لائٹرو کی "فوکس اسپریڈ" خصوصیت لائٹرو امیج کی 2 جہتی نمائندگی کے فیلڈ کی گہرائی (فوکس کی گہرائی) کو تصویر لینے کے بعد ایڈجسٹ کرنے کی اجازت دیتی ہے۔ کسی خاص فاصلے پر فوکس سیٹ کرنے کے بجائے، "فوکس اسپریڈ" زیادہ سے زیادہ 2 ڈی امیج کو فوکس میں رکھنے کی اجازت دیتا ہے۔ بعض صورتوں میں یہ مکمل 2 ڈی امیج فیلڈ ہو سکتا ہے۔ فنکارانہ اثرات کے لیے صارفین مخصوص فاصلے پر 2 ڈی امیجز کو "ری فوکس" کرنے کے قابل بھی ہوتے ہیں۔ ایلم لینس پر آپٹیکل فوکس اور زوم رنگز کا استعمال کرتے ہوئے "ری فوکس ایبل" اور "فوکس اسپریڈیبل" رینج کو منتخب کرنے کی اجازت دیتا ہے۔ ایلم میں مختلف گہرائیوں پر لگاتار 3 یا 5 تصاویر کھینچ کر ری فوکس ایبل رینج کو بڑھانے کے لیے "فوکس بریکٹنگ" کی بھی خصوصیات ہیں۔ رفتار: چونکہ تصویر لینے سے پہلے لینس کو فوکس کرنے کی ضرورت کم ہوتی ہے، اس لیے لائٹ فیلڈ کیمرا روایتی پوائنٹ اینڈ شوٹ ڈیجیٹل کیمروں کے مقابلے میں زیادہ تیزی سے تصاویر حاصل کر سکتا ہے۔ یہ اسپورٹس فوٹو گرافی میں ایک فائدہ ہے، مثال کے طور پر، جہاں بہت سی تصاویر ضائع ہو جاتی ہیں کیونکہ کیمرے کا آٹو فوکس سسٹم تیزی سے حرکت کرنے والے موضوع کو درست طریقے سے ٹریک نہیں کر سکتا ہے۔ کم روشنی کی حساسیت: پوسٹ پروسیسنگ میں فوکس کو ایڈجسٹ کرنے کی صلاحیت روایتی کیمروں کے مقابلے میں بڑے یپرچرز کے استعمال کی اجازت دیتی ہے، اس طرح کم روشنی والے ماحول میں فوٹو گرافی کو قابل بناتا ہے۔ تھری ڈی ویوز: چونکہ ایک پلینوپٹک کیمرہ گہرائی کی معلومات کو ریکارڈ کرتا ہے، اس لیے تھری ڈی ویوز کو سافٹ ویئر میں ایک پلینوپٹک امیج کیپچر سے بنایا جا سکتا ہے۔ اس معاملے میں تھری ڈی ویوز صرف سٹیریو امیجز سے مختلف ہیں۔ سٹیریو امیجز بھی بنائی جا سکتی ہیں۔ میٹلینس صف 2022 میں، این آئی ایس ٹی نے ایک ایسے آلے کا اعلان کیا جس کی فوکل رینج ٹو ہے۔ اس ڈیوائس میں 39x39 عنصر والے ٹائٹینیم ڈائی آکسائیڈ میٹلینس کی صف استعمال کی گئی۔ ہر دھاتی کو یا تو دائیں یا بائیں دائرے میں پولرائز کیا جاتا ہے تاکہ ایک مختلف فوکل لمبائی پیدا کی جا سکے۔ ہر دھاتی شکل میں آئتاکار تھا۔ روشنی کو آئتاکار کے چھوٹے اور لمبے اطراف سے الگ الگ منتقل کیا جاتا ہے، جس سے تصویر میں دو فوکل پوائنٹ پیدا ہوتے ہیں۔ دھاتوں کے درمیان فرق کو الگورتھم کے ذریعے درست کیا گیا۔ مینوفیکچررز پروڈکٹس لائٹرو کی بنیاد اسٹینفورڈ یونیورسٹی کمپیوٹر گرافکس لیبارٹری کے سابق طالب علم رین این جی نے لائٹ فیلڈ کیمرے کو تجارتی بنانے کے لیے رکھی تھی جسے انہوں نے گریجویٹ طالب علم کے طور پر تیار کیا تھا۔ لائٹرو کا لائٹ فیلڈ سینسر شدت، رنگ اور دشاتمک معلومات کو سمجھنے کے لیے بصورت دیگر روایتی امیج سینسر کے سامنے رکھے گئے مائیکرو لینس کی ایک صف کا استعمال کرتا ہے۔ سافٹ ویئر پھر اس ڈیٹا کو ڈسپلے ایبل 2D یا 3D امیجز بنانے کے لیے استعمال کرتا ہے۔ لائٹرو دوسرے فاصلے پر بہتر ریزولوشن کے لیے، دیئے گئے فاصلے پر، زیادہ سے زیادہ 2 ڈی ریزولوشن کا کاروبار کرتا ہے۔ صارفین لائٹرو کیمرے کی ملکیتی تصویر کو کسی بھی مطلوبہ فوکل فاصلے پر باقاعدہ 2 ڈی امیج فائل میں تبدیل کر سکتے ہیں۔ زیادہ سے زیادہ Illum 2D ریزولوشن 2450 × 1634 (4 میگا پکسل) ہے، 3D لائٹ فیلڈ ریزولوشن 40 "میگا رے" ہے۔ اس کی زیادہ سے زیادہ 2D ریزولوشن 1080x1080 پکسلز (تقریبا 1.2 میگا پکسلز) ہے، لائٹرو نے مارچ 2018 میں کام بند کر دیا۔ ریٹریکس نے 2010 سے صنعتی اور سائنسی ایپلی کیشنز کے لیے پلینوپٹک کیمروں کے کئی ماڈل پیش کیے ہیں، جن کا فیلڈ آف ویو 1 میگا پکسل سے شروع ہوتا ہے۔ ڈی آپٹرون اور ریبلین فوٹوونکس بالترتیب خوردبین اور گیس کے رساو کا پتہ لگانے میں مہارت حاصل کرنے والے پلینوپٹک کیمرے پیش کرتے ہیں۔ اسٹینفورڈ یونیورسٹی کمپیوٹر گرافکس لیبارٹری نے ایک پروٹو ٹائپ لائٹ فیلڈ مائکروسکوپ تیار کیا جس میں مائکرولنز کی صف کا استعمال کیا گیا جو ان کے لائٹ فیلڈ کیمرے میں استعمال ہوتا ہے۔ پروٹو ٹائپ نیکون ایکلپس ٹرانسمیٹڈ لائٹ مائکروسکوپ/وائڈ فیلڈ فلوروسینس مائکروسکوپ اور معیاری سی سی ڈی کیمروں کے ارد گرد بنایا گیا ہے۔ لائٹ فیلڈ کیپچر ایک ماڈیول کے ذریعے حاصل کیا جاتا ہے جس میں مائکرو لینس کی صف اور دیگر نظری اجزاء ہوتے ہیں جو آبجیکٹیو لینس اور کیمرے کے درمیان روشنی کے راستے میں رکھے جاتے ہیں، جس میں حتمی کثیر مرکوز تصویر ڈیکونولوشن کا استعمال کرتے ہوئے پیش کی جاتی ہے۔ بعد میں ایک پروٹو ٹائپ نے ایک لائٹ فیلڈ ایلیومینیشن سسٹم شامل کیا جس میں ایک ویڈیو پروجیکٹر (روشنی کے کمپیوٹیشنل کنٹرول کی اجازت دیتا ہے) اور خوردبین کے روشنی کے راستے میں ایک دوسرا مائکرولنس صف شامل ہے۔ لائٹ فیلڈ ایلیومینیشن سسٹم کے اضافے سے اضافی قسم کی روشنی (جیسے کہ الٹی روشنی اور نیم تاریک میدان) اور نظری انحراف کے لیے اصلاح دونوں کی اجازت دی گئی۔ ایڈوب لائٹ فیلڈ کیمرا ایک پروٹو ٹائپ 100 میگا پکسل کیمرا ہے جو 19 منفرد طور پر تشکیل شدہ لینس کا استعمال کرتے ہوئے فوکس میں منظر کی تین جہتی تصویر لیتا ہے۔ ہر لینس منظر کی ایک 5.2-megapixel تصویر لیتا ہے۔ ہر تصویر کو بعد میں کسی بھی طرح سے مرکوز کیا جا سکتا ہے۔ کیفاڈیس ایک پلینوپٹک کیمرہ ہے جسے یونیورسٹی آف لا لگونا (اسپین) نے تیار کیا ہے۔ سی اے ایف اے ڈی آئی ایس کا مطلب (ہسپانوی میں) فیز ڈسٹنس کیمرا ہے، کیونکہ اسے فاصلے اور آپٹیکل ویو فرنٹ کے تخمینے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ ایک ہی شاٹ سے یہ مختلف فاصلے، گہرائی کے نقشے، آل ان فوکس امیجز اور سٹیریو جوڑوں پر مرکوز تصاویر تیار کر سکتا ہے۔ اسی طرح کا آپٹیکل ڈیزائن فلکیات میں انکولی آپٹکس میں استعمال کیا جا سکتا ہے۔ متسوبشی الیکٹرک ریسرچ لیبارٹریز (ایم ای آر ایل) کا لائٹ فیلڈ کیمرا آپٹیکل ہیٹروڈائننگ کے اصول پر مبنی ہے اور سینسر کے قریب رکھی گئی پرنٹ شدہ فلم (ماسک) کا استعمال کرتا ہے۔ کسی بھی ہینڈ ہیلڈ کیمرے کو اس ٹیکنالوجی کا استعمال کرتے ہوئے صرف سینسر کے اوپر کم لاگت والی فلم ڈال کر لائٹ فیلڈ کیمرے میں تبدیل کیا جا سکتا ہے۔ ماسک پر مبنی ڈیزائن ریزولوشن کے نقصان کے مسئلے سے بچتا ہے، کیونکہ منظر کے فوکسڈ حصوں کے لیے ہائی ریزولوشن فوٹو تیار کی جا سکتی ہے۔ پیلیکن امیجنگ میں کنزیومر الیکٹرانکس کے لیے پتلی ملٹی کیمرا سرنی کے نظام ہیں۔ پیلیکن کے نظام مائیکرو لینس ایرے امیج سینسر کے بجائے 4 سے 16 قریبی فاصلے والے مائیکرو کیمروں کا استعمال کرتے ہیں۔ نوکیا نے پیلیکن امیجنگ میں سرمایہ کاری کی تاکہ 16 لینس کی صف کے ساتھ ایک پلینوپٹک کیمرا سسٹم تیار کیا جا سکے جس کے 2014 میں نوکیا اسمارٹ فونز میں نافذ ہونے کی توقع تھی۔ پیلیکن نے اضافی کیمروں کو ڈیزائن کرنے کی طرف قدم بڑھایا جو اسٹینڈ الون ایرے کیمروں کے بجائے ڈیوائس کے مرکزی کیمرے میں ڈیپتھ سینسنگ کی صلاحیتوں کو شامل کرتے ہیں۔ بیڈفورڈشائر یونیورسٹی اور اے آر آر آئی کے درمیان تعاون کے نتیجے میں لائٹ فیلڈ جیومیٹریز اور حقیقی آبجیکٹ کے فاصلے کی توثیق کے لیے رے ماڈل کے ساتھ اپنی مرضی کے مطابق پلینوپٹک کیمرہ تیار کیا گیا۔ نومبر 2021 میں جرمنی میں مقیم کمپنی K|Lens نے کک اسٹارٹر پر کسی بھی معیاری لینس ماؤنٹ کے لیے دستیاب پہلے لائٹ فیلڈ لینس کا اعلان کیا۔ یہ منصوبہ جنوری 2022 میں منسوخ کر دیا گیا تھا۔ معیاری ڈیجیٹل کیمروں کی ترمیم کے لیے مائیکرو لینس مواد کی مناسب شیٹس سے تھوڑی زیادہ ضرورت ہوتی ہے، اس لیے بہت سے شوقین افراد نے ایسے کیمرے تیار کیے ہیں جن کی تصاویر کو فیلڈ کی منتخب گہرائی یا سمت کی معلومات دینے کے لیے پروسیس کیا جا سکتا ہے۔ ایپلی کیشنز 2017 کے ایک مطالعے میں، محققین نے مشاہدہ کیا کہ آن لائن اناٹومی ماڈیول میں لائٹ فیلڈ فوٹو گرافی کی تصاویر کو شامل کرنے کے نتیجے میں بکھرے ہوئے لاشوں کی روایتی تصاویر کے ساتھ ایک جیسے ماڈیول کے مقابلے میں سیکھنے کے بہتر نتائج نہیں ملے۔ پلینوپٹک کیمرے تیز رفتار حرکت پذیر اشیاء کی امیجنگ کے لیے اچھے ہیں جو آٹو فوکس کی صلاحیتوں کو پیچھے چھوڑ دیتے ہیں، اور ایسی اشیاء کی امیجنگ کے لیے جہاں آٹو فوکس عملی نہیں ہے جیسے حفاظتی کیمروں کے ساتھ۔ پلینوپٹک ٹیکنالوجی پر مبنی حفاظتی کیمرے سے ریکارڈنگ کو کسی موضوع کا درست تھری ڈی ماڈل تیار کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ سافٹ ویئر لائٹرو ڈیسک ٹاپ لائٹرو کیمروں کے ذریعے لی گئی لائٹ فیلڈ تصاویر پیش کرنے کے لیے ایک کراس پلیٹ فارم ایپلی کیشن ہے۔ یہ بند ماخذ ہے اور گوگل کے لائٹرو کے حصول کے بعد سے برقرار نہیں ہے۔ اس دوران کئی اوپن سورس ٹولز جاری کیے گئے ہیں۔ لائٹرو قسم کی کیمرہ پروسیسنگ کے لیے ایک میٹ لیب ٹول پایا جا سکتا ہے۔ پلینوپٹی کیم ایک جی یو آئی پر مبنی ایپلی کیشن ہے جس میں لائٹرو اور اپنی مرضی کے مطابق بنائے گئے پلینوپٹک کیمروں کو کراس پلیٹ فارم مطابقت کے ساتھ اور سورس کوڈ کو آن لائن دستیاب کرایا جا رہا ہے۔ اینگل حساس پکسل بوکے کمپاؤنڈ آئی فیمٹو فوٹو گرافی انٹیگرل امیجنگ لائٹ ان فلائٹ امیجنگ فوٹو فنش اسٹریک کیمرا پٹی فوٹو گرافی حوالہ جات بیرونی لنکس آرٹیکل بذریعہ اسٹینفورڈ کے رین این جی (اب لائٹرو میں) سیونارا سے دھندلی تصاویر کہیں۔ تار دار۔ فورئیر سلائس فوٹوگرافی لائٹ فیلڈ مائکروسکوپی ویڈیو بذریعہ اسٹینفورڈ کمپیوٹر گرافکس لیبارٹری۔ آئی ای ای ای سپیکٹرم مضمون مئی 2012 لائٹ فیلڈ فوٹو گرافی امیجنگ میں انقلاب برپا کرتی ہے، نمونے کی تصاویر اور آپریشن کے خاکے کے ساتھ، بازیافت 2012 مئی 11 www.plenoptic.info ویب سائٹ حرکت پذیری کے ساتھ پلینوپٹک کیمرے کی وضاحت کرتی ہے۔ مائکروسکوپ آپٹیکل ڈیوائسز کی قسم کے مطابق کیمرے