प्रकाश क्षेत्र: Difference between revisions

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'''प्रकाश क्षेत्र''' एक सदिश-मूल्यवान कार्य है जो अंतरिक्ष में प्रत्येक बिंदु के माध्यम से प्रत्येक दिशा में बहने वाले प्रकाश की मात्रा का वर्णन करता है। सभी संभावित 'प्रकाश किरणों' का स्थान पंच-आयामी प्लेनोप्टिक कार्य द्वारा दिया जाता है, और प्रत्येक किरण का परिमाण इसकी [[चमक]] द्वारा दिया जाता है। [[माइकल फैराडे]] पहले व्यक्ति थे जिन्होंने प्रस्तावित किया कि प्रकाश को एक क्षेत्र के रूप में व्याख्यायित किया जाना चाहिए, ठीक उसी चुंबकीय क्षेत्र की तरह जिस पर वह काम कर रहे थे।<ref>{{cite journal|last1=Faraday|first1=Michael|date=30 April 2009|title=लिव। किरण-कंपन पर विचार|url=https://www-spof.gsfc.nasa.gov/Education/wfarad1846.html|journal=Philosophical Magazine|series=Series 3|volume=28|issue=188|pages=345–350|doi=10.1080/14786444608645431|archiveurl=https://web.archive.org/web/20130218141803/https://www-spof.gsfc.nasa.gov/Education/wfarad1846.html|archivedate=2013-02-18}}</ref> वाक्यांश प्रकाश क्षेत्र [[एंड्री अलेक्जेंड्रोविच गेर्शुन]] द्वारा त्रि-आयामी अंतरिक्ष में प्रकाश के विकिरणमापी गुणों पर एक प्राचीन 1936 के पेपर में गढ़ा गया था।
'''प्रकाश क्षेत्र''' एक सदिश-कार्य है जो अंतरिक्ष में प्रत्येक बिंदु के माध्यम से प्रत्येक दिशा में बहने वाले प्रकाश की मात्रा का वर्णन करता है। सभी संभावित 'प्रकाश किरणों' का स्थान पंच-आयामी प्लेनोप्टिक कार्य द्वारा दिया जाता है, और प्रत्येक किरण का परिमाण इसकी [[चमक|विकिरण]] द्वारा दिया जाता है। [[माइकल फैराडे]] पहले व्यक्ति थे जिन्होंने प्रस्तावित किया कि प्रकाश को एक क्षेत्र के रूप में व्याख्यायित किया जाना चाहिए, ठीक उसी चुंबकीय क्षेत्र की तरह जिस पर वह काम कर रहे थे।<ref>{{cite journal|last1=Faraday|first1=Michael|date=30 April 2009|title=लिव। किरण-कंपन पर विचार|url=https://www-spof.gsfc.nasa.gov/Education/wfarad1846.html|journal=Philosophical Magazine|series=Series 3|volume=28|issue=188|pages=345–350|doi=10.1080/14786444608645431|archiveurl=https://web.archive.org/web/20130218141803/https://www-spof.gsfc.nasa.gov/Education/wfarad1846.html|archivedate=2013-02-18}}</ref> वाक्यांश प्रकाश क्षेत्र [[एंड्री अलेक्जेंड्रोविच गेर्शुन]] द्वारा त्रि-आयामी अंतरिक्ष में प्रकाश के विकिरणमापी गुणों पर एक प्राचीन 1936 के पेपर में गढ़ा गया था।


प्रकाश क्षेत्र प्रदर्शन के लिए आधुनिक दृष्टिकोण प्रकाशीय तत्वों के सह-प्रारुपण का पता लगाते हैं और उच्च विभेदन, बढ़े हुए वैषम्य, देखने के व्यापक क्षेत्र और अन्य लाभों को प्राप्त करने के लिए संपीडन संगणना करते हैं।<ref>Wetzstein 2012, 2011; Lanman 2011, 2010</ref>
प्रकाश क्षेत्र प्रदर्शन के लिए आधुनिक दृष्टिकोण प्रकाशीय तत्वों के सह-प्रारुपण का पता लगाते हैं और उच्च विभेदन, बढ़े हुए वैषम्य, देखने के लिए व्यापक क्षेत्र और अन्य लाभों को प्राप्त करने के लिए संपीडन संगणना करते हैं।<ref>Wetzstein 2012, 2011; Lanman 2011, 2010</ref>


समान अवधारणाओं को संदर्भित करने के लिए शब्द "चमक क्षेत्र" का भी उपयोग किया जा सकता है। शब्द का प्रयोग आधुनिक शोध में किया जाता है जैसे [[तंत्रिका चमक क्षेत्र]]।
समान अवधारणाओं को संदर्भित करने के लिए शब्द "विकिरण क्षेत्र" का भी उपयोग किया जा सकता है। इस शब्द का प्रयोग आधुनिक शोध में किया जाता है जैसे [[तंत्रिका चमक क्षेत्र|तंत्रिका विकिरण क्षेत्र]]।


== प्लेनोप्टिक कार्य ==
== प्लेनोप्टिक कार्य ==
[[Image:Plenoptic-function-a.png|right|frame|एक किरण के साथ रेडियंस L को एक ट्यूब के माध्यम से सभी संभावित सीधी रेखाओं के साथ यात्रा करने वाली प्रकाश की मात्रा के रूप में माना जा सकता है जिसका आकार इसके ठोस कोण और पार-अनुभागीय क्षेत्र द्वारा निर्धारित किया जाता है।]]ज्यामितीय [[प्रकाशिकी]] के लिए - अर्थात, सुसंगतता (भौतिकी) प्रकाश और प्रकाश की तरंग दैर्ध्य से बड़ी वस्तुओं के लिए - प्रकाश का मूल वाहक एक [[किरण (प्रकाशिकी)]] है। किरण के साथ यात्रा करने वाले प्रकाश की मात्रा के लिए माप चमक है, जिसे L द्वारा निरूपित किया जाता है और {{nobreak|W·sr<sup>−1</sup>·m<sup>−2</sup>}}, में मापा जाता है, यानी [[वाट]] (W) प्रति [[ steradian | स्टरेडियन]] (sr) प्रति वर्ग मीटर (m)<sup>2</sup>). स्टेरेडियन [[ठोस कोण]] का एक माप है, और वर्ग मीटर अंतः-अनुभागीय क्षेत्र के माप के रूप में उपयोग किया जाता है, जैसा कि दाईं ओर दिखाया गया है।
[[Image:Plenoptic-function-a.png|right|frame|एक किरण के साथ रेडियंस L को एक ट्यूब के माध्यम से सभी संभावित सीधी रेखाओं के साथ यात्रा करने वाली प्रकाश की मात्रा के रूप में माना जा सकता है जिसका आकार इसके ठोस कोण और पार-अनुभागीय क्षेत्र द्वारा निर्धारित किया जाता है।]]ज्यामितीय [[प्रकाशिकी]] के लिए - अर्थात, सुसंगतता (भौतिकी) प्रकाश और प्रकाश की तरंग दैर्ध्य से बड़ी वस्तुओं के लिए - प्रकाश का मूल वाहक एक [[किरण (प्रकाशिकी)]] है। किरण के साथ यात्रा करने वाले प्रकाश की मात्रा के लिए माप विकिरण है, जिसे L द्वारा निरूपित किया जाता है और {{nobreak|W·sr<sup>−1</sup>·m<sup>−2</sup>}}, में मापा जाता है, यानी [[वाट]] (W) प्रति [[ steradian | स्टरेडियन]] (sr) प्रति वर्ग मीटर (m)<sup>2</sup>). स्टेरेडियन [[ठोस कोण]] का एक माप है, और वर्ग मीटर अंतः-अनुभागीय क्षेत्र के माप के रूप में उपयोग किया जाता है, जैसा कि दाईं ओर दिखाया गया है।


[[Image:Plenoptic function b.svg|left|frame|स्थिति (x, y, z) और दिशा (θ, ϕ) द्वारा त्रि-आयामी अंतरिक्ष अंतरिक्ष में एक किरण को मापना।]]रोशनी की अपरिवर्तनीय व्यवस्था से प्रकाशित त्रि-आयामी अंतरिक्ष के क्षेत्र में ऐसी सभी किरणों के साथ चमक को प्लेनोप्टिक कार्य कहा जाता है।<ref>Adelson 1991</ref> प्लेनोप्टिक रोशनी कार्य एक आदर्श कार्य है जिसका उपयोग [[कंप्यूटर दृष्टि]] और [[कंप्यूटर चित्रलेख]] में किसी भी समय देखने के कोण पर किसी भी संभावित देखने की स्थिति से दृश्य की छवि को व्यक्त करने के लिए किया जाता है। यह संगणनात्मक रूप से अभ्यास में प्रयोग नहीं किया जाता है, लेकिन दृष्टि और लेखाचित्रीय में अन्य अवधारणाओं को समझने में वैचारिक रूप से उपयोगी है।<ref>Wong 2002</ref> चूंकि अंतरिक्ष में किरणों को तीन निर्देशांक, x, y, और z और दो कोणों θ और ϕ द्वारा प्राचलीकृत किया जा सकता है, जैसा कि बाईं ओर दिखाया गया है, यह एक पांच-आयामी कार्य है, जो कि पांच-आयामी [[कई गुना]] समतुल्य एक कार्य 3D [[यूक्लिडियन अंतरिक्ष|यूक्लिडियन स्थल]] और 2-गोले का उत्पाद है।
[[Image:Plenoptic function b.svg|left|frame|स्थिति (x, y, z) और दिशा (θ, ϕ) द्वारा त्रि-आयामी अंतरिक्ष अंतरिक्ष में एक किरण को मापना।]]रोशनी की अपरिवर्तनीय व्यवस्था से प्रकाशित त्रि-आयामी अंतरिक्ष के क्षेत्र में ऐसी सभी किरणों के साथ विकिरण को प्लेनोप्टिक कार्य कहा जाता है।<ref>Adelson 1991</ref> प्लेनोप्टिक रोशनी कार्य एक आदर्श कार्य है जिसका उपयोग [[कंप्यूटर दृष्टि]] और [[कंप्यूटर चित्रलेख]] किसी भी संभावित देखने की स्थिति से दृश्य की छवि को व्यक्त करने के लिए किया जाता है। यह संगणनात्मक रूप से अभ्यास में प्रयोग नहीं किया जाता है, लेकिन दृष्टि और लेखाचित्रीय में अन्य अवधारणाओं को समझने में वैचारिक रूप से उपयोगी है।<ref>Wong 2002</ref> चूंकि अंतरिक्ष में किरणों को तीन निर्देशांक, x, y, और z और दो कोणों θ और ϕ द्वारा प्राचलीकृत किया जा सकता है, जैसा कि बाईं ओर दिखाया गया है, यह एक पांच-आयामी कार्य है, जो कि पांच-आयामी [[कई गुना|बहुमुख]] समतुल्य कार्य एक 3D [[यूक्लिडियन अंतरिक्ष|यूक्लिडियन स्थल]] और 2-गोले का उत्पाद है।


[[Image:Gershun-light-field-fig17.png|right|thumb|175px|विकिरण सदिश को समेटना D<sub>1</sub> और D<sub>2</sub> दो प्रकाश स्रोतों से उत्पन्न I1 और I<sub>2</sub> दिखाए गए परिमाण और दिशा वाले परिणामी वेक्टर D का उत्पादन करता है।<ref>Gershun, fig 17</ref>]]अंतरिक्ष में प्रत्येक बिंदु पर प्रकाश क्षेत्र को सदिशों के एक अनंत संग्रह के रूप में माना जा सकता है, बिंदु पर प्रति दिशा में एक, उनकी चमक के आनुपातिक लंबाई के साथ।
[[Image:Gershun-light-field-fig17.png|right|thumb|175px|विकिरण सदिश को समेटना D<sub>1</sub> और D<sub>2</sub> दो प्रकाश स्रोतों से उत्पन्न I1 और I<sub>2</sub> दिखाए गए परिमाण और दिशा वाले परिणामी वेक्टर D का उत्पादन करता है।<ref>Gershun, fig 17</ref>]]अंतरिक्ष में प्रत्येक बिंदु पर प्रकाश क्षेत्र को सदिशों के एक अनंत संग्रह के रूप में माना जा सकता है, एक बिंदु पर प्रति दिशा में, उनकी विकिरण के आनुपातिक लंबाई के साथ।


रोशनी के किसी भी संग्रह पर, या दिशाओं के पूरे क्षेत्र में इन सदिशों को एकीकृत करना, एक एकल अदिश मान उत्पन्न करता है - उस बिंदु पर कुल विकिरण, और परिणामी दिशा। यह आंकड़ा दो प्रकाश स्रोतों की स्थिति में इस गणना को दर्शाता है। कंप्यूटर लेखाचित्रीय में, त्रि-आयामी अंतरिक्ष के इस सदिश-मूल्यवान कार्य को सदिश विकिरण क्षेत्र कहा जाता है।<ref>Arvo, 1994</ref> क्षेत्र में प्रत्येक बिंदु पर सदिश दिशा की व्याख्या उस बिंदु पर रखी गई समतल सतह के अभिविन्यास के रूप में की जा सकती है, जो इसे सबसे अधिक चमकीला रूप से प्रकाशित करती है।
रोशनी के किसी भी संग्रह पर, या दिशाओं के पूरे क्षेत्र में इन सदिशों को एकीकृत करना, एक एकल अदिश मान उत्पन्न करता है - उस बिंदु पर कुल विकिरण, और परिणामी दिशा। यह आंकड़ा दो प्रकाश स्रोतों की स्थिति में इस गणना को दर्शाता है। कंप्यूटर लेखाचित्रीय में, त्रि-आयामी अंतरिक्ष के इस सदिश कार्य को सदिश विकिरण क्षेत्र कहा जाता है।<ref>Arvo, 1994</ref> क्षेत्र में प्रत्येक बिंदु पर सदिश दिशा की व्याख्या उस बिंदु पर रखी गई समतल सतह के अभिविन्यास के रूप में की जा सकती है, जो इसे सबसे अधिक चमकीले रूप से प्रकाशित करती है।


=== उच्च आयामीता ===
=== उच्च आयामीता ===
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== 4D प्रकाश क्षेत्र ==
== 4D प्रकाश क्षेत्र ==
[[Image:Plenoptic-function-c.png|left|frame|यदि कोई अवरोधक न हो तो किरण के साथ चमक स्थिर रहती है।]]एक प्लेनोप्टिक कार्य में, यदि रुचि के क्षेत्र में एक [[अवतल बहुभुज]] वस्तु (जैसे, एक क्यूप्ड हाथ) होती है, तो वस्तु पर एक बिंदु छोड़ने वाला प्रकाश केवल एक छोटी दूरी की यात्रा कर सकता है, इससे पहले कि वस्तु पर कोई अन्य बिंदु इसे अवरुद्ध कर दे। कोई व्यावहारिक उपकरण ऐसे क्षेत्र में कार्य को माप नहीं सकता।
[[Image:Plenoptic-function-c.png|left|frame|यदि कोई अवरोधक न हो तो किरण के साथ विकिरण स्थिर रहती है।]]एक प्लेनोप्टिक कार्य में, यदि अभिरुचि क्षेत्र में एक [[अवतल बहुभुज|अवतल]] वस्तु होती है, तो वस्तु पर एक बिंदु छोड़ने वाला प्रकाश केवल छोटी दूरी की यात्रा कर सकता है, इससे पहले कि वस्तु पर कोई अन्य बिंदु इसे अवरुद्ध कर दे। कोई व्यावहारिक उपकरण ऐसे क्षेत्र में कार्य को माप नहीं सकता।


हालांकि, वस्तु के अवमुख समावरक के बाहर के स्थानों के लिए (उदाहरण के लिए, सिकोड़ें-लपेटें), प्लेनोप्टिक कार्य को कई छवियों को प्रग्रहण करके मापा जा सकता है। इस स्थिति में कार्य में अनावश्यक जानकारी होती है, क्योंकि किरण के साथ चमक इसकी पूरी लंबाई में स्थिर रहती है। निरर्थक जानकारी ठीक एक आयाम है, एक चार-आयामी कार्य को छोड़कर जिसे विभिन्न रूप से फोटोनिक क्षेत्र, 4D प्रकाश क्षेत्र या ल्यूमिग्राफ कहा जाता है<ref>Levoy 1996</ref> ।<ref>Gortler 1996</ref> औपचारिक रूप से, क्षेत्र को खाली स्थान में किरणों के साथ चमक के रूप में परिभाषित किया गया है।
हालांकि, वस्तु के [[अवमुख समावरक]] के बाहर के स्थानों के लिए (उदाहरण के लिए, संकुचन वेष्टन), प्लेनोप्टिक कार्य को कई छवियों को प्रग्रहण करके मापा जा सकता है। इस स्थिति में कार्य में अतिरिक्त जानकारी होती है, क्योंकि किरण के साथ विकिरण इसकी पूरी लंबाई में स्थिर रहती है। अतिरिक्त जानकारी ठीक एक आयाम है, एक चार-आयामी कार्य को छोड़कर जिसे विभिन्न रूप से फोटोनिक क्षेत्र, 4D प्रकाश क्षेत्र या ल्यूमिग्राफ कहा जाता है<ref>Levoy 1996</ref> ।<ref>Gortler 1996</ref> औपचारिक रूप से, क्षेत्र को खाली स्थान में किरणों के साथ विकिरण के रूप में परिभाषित किया गया है।


एक प्रकाश क्षेत्र में किरणों के समुच्चय को विभिन्न प्रकारों से परिचालित किया जा सकता है। सबसे आम दो-तल मानकीकरण है। हालांकि यह मानकीकरण सभी किरणों का प्रतिनिधित्व नहीं कर सकता है, उदाहरण के लिए दो तल के समानांतर किरणें यदि तल एक दूसरे के समानांतर हैं, तो यह परिप्रेक्ष्य इमेजिंग के [[विश्लेषणात्मक ज्यामिति]] से निकटता से संबंधित है। दो-तल प्रकाश क्षेत्र के बारे में सोचने का एक सरल प्रकार ''st'' सतह (और कोई भी वस्तु जो इसके किनारे या उससे आगे हो सकती है) की परिप्रेक्ष्य छवियों के संग्रह के रूप में है, प्रत्येक को ''uv'' सतह पर एक पर्यवेक्षक की स्थिति से लिया गया है। एक प्रकाश क्षेत्र को इस तरह परिचालित किया जाता है जिसे कभी-कभी प्रकाश स्लैब कहा जाता है।
एक प्रकाश क्षेत्र में किरणों के समुच्चय को विभिन्न प्रकारों से परिचालित किया जा सकता है। सबसे आम दो-तल मानकीकरण है। हालांकि यह मानकीकरण सभी किरणों का प्रतिनिधित्व नहीं कर सकता है, उदाहरण के लिए दो तल के समानांतर किरणें यदि तल एक दूसरे के समानांतर हैं, तो यह संदर्श प्रतिबिंब के [[विश्लेषणात्मक ज्यामिति]] से निकटता से संबंधित है। दो-तल प्रकाश क्षेत्र के बारे में सोचने का एक सरल प्रकार ''st'' सतह (और कोई भी वस्तु जो इसके किनारे या उससे आगे हो सकती है) की संदर्श प्रतिबिंबों के संग्रह के रूप में है, प्रत्येक को ''uv'' सतह पर एक पर्यवेक्षक की स्थिति से लिया गया है। एक प्रकाश क्षेत्र को इस तरह परिचालित किया जाता है जिसे कभी-कभी प्रकाश पटिया कहा जाता है।


[[Image:Light-field-parameterizations.png|left|frame| 4D प्रकाश क्षेत्र के कुछ वैकल्पिक मानकीकरण, जो त्रि-आयामी स्थल के एक खाली क्षेत्र के माध्यम से प्रकाश के प्रवाह का प्रतिनिधित्व करते हैं। बायां: समतल या घुमावदार सतह पर स्थित बिंदु और प्रत्येक बिंदु से निकलने वाली दिशाएं। केंद्र: एक गोले की सतह पर बिंदुओं के जोड़े। दाएं: सामान्य स्थिति में दो तलों पर बिंदुओं के जोड़े (मतलब कोई भी) स्थिति।]]
[[Image:Light-field-parameterizations.png|left|frame| 4D प्रकाश क्षेत्र के कुछ वैकल्पिक मानकीकरण, जो त्रि-आयामी तल के एक खाली क्षेत्र के माध्यम से प्रकाश के प्रवाह का प्रतिनिधित्व करते हैं। बायां: समतल या घुमावदार सतह पर स्थित बिंदु और प्रत्येक बिंदु से निकलने वाली दिशाएं। केंद्र: एक गोले की सतह पर बिंदुओं के जोड़े। दाएं: सामान्य स्थिति में दो तलों पर बिंदुओं के जोड़े (मतलब कोई भी) स्थिति।]]
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=== ध्वनि अनुरूप ===
=== ध्वनि अनुरूप ===
ध्वनि के लिए 4D प्रकाश क्षेत्र का अनुरूप ध्वनि क्षेत्र या तरंग क्षेत्र है, जैसा कि [[तरंग क्षेत्र संश्लेषण]] में होता है, और संबंधित मानकीकरण किरचॉफ-हेल्महोल्ट्ज़ अभिन्न है, जो बताता है कि, बाधाओं की अनुपस्थिति में, समय के साथ एक ध्वनि क्षेत्र एक स्थल पर दबाव द्वारा दिया जाता है। इस प्रकार यह किसी भी समय सूचना के दो आयाम हैं, और समय के साथ, एक 3D क्षेत्र है।
ध्वनि के लिए 4D प्रकाश क्षेत्र का अनुरूप ध्वनि क्षेत्र या तरंग क्षेत्र है, जैसा कि [[तरंग क्षेत्र संश्लेषण]] में होता है, और संबंधित मानकीकरण [[किरचॉफ-हेल्महोल्ट्ज़ अभिन्न]] है, जो बताता है कि, बाधाओं की अनुपस्थिति में, समय के साथ ध्वनि क्षेत्र एक स्थल पर दबाव द्वारा दिया जाता है। इस प्रकार यह किसी भी समय सूचना के दो आयाम हैं, और समय के साथ, एक 3D क्षेत्र हैै।


यह द्वि-आयामीता, प्रकाश की स्पष्ट चार-आयामीता की तुलना में है, क्योंकि प्रकाश किरणों में यात्रा करता है (समय में एक बिंदु पर 0D, समय के साथ 1D), जबकि [[ह्यूजेन्स-फ्रेस्नेल सिद्धांत]] द्वारा, एक ध्वनि [[तरंगाग्र]] को गोलाकार तरंगों के रूप में प्रतिरूपित किया जा सकता है (समय के एक बिंदु पर 2D, समय के साथ 3D): प्रकाश एक ही दिशा में चलता है (सूचना का 2D), जबकि ध्वनि हर दिशा में फैलती है। हालांकि, गैर-निर्वात साधन में प्रकाश यात्रा एक समान प्रकार से बिखर सकती है, और अपरिवर्तनीयता या बिखरने में खो जाने वाली जानकारी पद्धति आयाम के स्पष्ट नुकसान में स्पष्ट है।
प्रकाश की स्पष्ट चार-आयामीता की तुलना में यह द्वि-आयामीता है, क्योंकि प्रकाश किरणों में यात्रा करता है (समय में एक बिंदु पर 0D, समय के साथ 1D), जबकि [[ह्यूजेन्स-फ्रेस्नेल सिद्धांत]] द्वारा, एक ध्वनि [[तरंगाग्र]] को गोलाकार तरंगों के रूप में प्रतिरूपित किया जा सकता है (समय के एक बिंदु पर 2D, समय के साथ 3D): प्रकाश एक ही दिशा में चलता है (सूचना का 2D), जबकि ध्वनि हर दिशा में फैलती है। हालांकि, गैर-निर्वात साधन में प्रकाश यात्रा एक समान प्रकार से बिखर सकती है, और अपरिवर्तनीयता या बिखरने में खो जाने वाली जानकारी पद्धति आयाम के नुकसान स्पष्ट है।


== इमेज रीफोकसिंग ==
== छवि पुनः फ़ोकसन ==
क्योंकि प्रकाश क्षेत्र स्थानिक और कोणीय जानकारी प्रदान करता है, हम एक्सपोजर के बाद फोकल विमानों की स्थिति को बदल सकते हैं, जिसे अक्सर रिफोकसिंग कहा जाता है। रीफोकसिंग का सिद्धांत अभिन्न परिवर्तन के माध्यम से एक प्रकाश क्षेत्र से पारंपरिक 2-डी तस्वीरें प्राप्त करना है। परिवर्तन एक प्रकाश क्षेत्र को इसके इनपुट के रूप में लेता है और एक विशिष्ट विमान पर केंद्रित एक तस्वीर उत्पन्न करता है।
क्योंकि प्रकाश क्षेत्र स्थानिक और कोणीय जानकारी प्रदान करता है, हम उद्‍भासन के बाद फोकल तल की स्थिति को बदल सकते हैं, जिसे प्रायः पुनःफोकसिंग कहा जाता है। पुनःफोकसिंग का सिद्धांत अभिन्न परिवर्तन के माध्यम से एक प्रकाश क्षेत्र से पारंपरिक 2-D तस्वीरें प्राप्त करना है। परिवर्तन एक प्रकाश क्षेत्र को इसके निविष्ट के रूप में लेता है और एक विशिष्ट तल पर केंद्रित एक तस्वीर उत्पन्न करता है।


यह मानते हुए <math>L_{F}(s,t,u,v)</math> एक 4-डी प्रकाश क्षेत्र का प्रतिनिधित्व करता है जो स्थिति से यात्रा करने वाली प्रकाश किरणों को रिकॉर्ड करता है <math>(u,v)</math> स्थिति के लिए पहले विमान पर <math>(s,t)</math> दूसरे विमान पर, कहाँ <math>F</math> दो तलों के बीच की दूरी है, किसी भी गहराई पर 2-डी तस्वीर <math>\alpha F</math> निम्नलिखित अभिन्न परिवर्तन से प्राप्त किया जा सकता है:<ref name="renng">{{Cite journal|last=Ng|first=Ren|date=2005|title=फूरियर टुकड़ा फोटोग्राफी|url=http://dx.doi.org/10.1145/1186822.1073256|journal=ACM SIGGRAPH 2005 Papers on - SIGGRAPH '05|pages=735–744 |location=New York, New York, USA|publisher=ACM Press|doi=10.1145/1186822.1073256|isbn=9781450378253 |s2cid=1806641 }}</ref>
यह मानते हुए कि <math>L_{F}(s,t,u,v)</math> एक 4-D प्रकाश क्षेत्र का प्रतिनिधित्व करता है पहले तल जो स्थिति <math>(u,v)</math> से दूसरे तल पर स्थिति <math>(s,t)</math> तक यात्रा करने वाली प्रकाश किरणों को अभिलेखबद्ध करता है, जहाँ <math>F</math> दो तलों के बीच की दूरी है, किसी भी गहराई पर 2-D तस्वीर <math>\alpha F</math> निम्नलिखित अभिन्न परिवर्तन से प्राप्त किया जा सकता है:<ref name="renng">{{Cite journal|last=Ng|first=Ren|date=2005|title=फूरियर टुकड़ा फोटोग्राफी|url=http://dx.doi.org/10.1145/1186822.1073256|journal=ACM SIGGRAPH 2005 Papers on - SIGGRAPH '05|pages=735–744 |location=New York, New York, USA|publisher=ACM Press|doi=10.1145/1186822.1073256|isbn=9781450378253 |s2cid=1806641 }}</ref>
:<math>\mathcal{P}_{\alpha}\left[L_{F}\right](s,t)={1 \over \alpha^2 F^2}\iint L_F(u(1-1/\alpha)+s/\alpha,v(1-1/\alpha)+t/\alpha,u,v)~dudv</math>,
:<math>\mathcal{P}_{\alpha}\left[L_{F}\right](s,t)={1 \over \alpha^2 F^2}\iint L_F(u(1-1/\alpha)+s/\alpha,v(1-1/\alpha)+t/\alpha,u,v)~dudv</math>,


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:<math>\mathcal{P}_{\alpha}\left[L_{F}\right](\boldsymbol{s})=\frac{1}{\alpha^{2} F^{2}} \int L_{F}\left(\boldsymbol{u}\left(1-\frac{1}{\alpha}\right)+\frac{\boldsymbol{s}}{\alpha}, \boldsymbol{u}\right) d \boldsymbol{u}</math>,
:<math>\mathcal{P}_{\alpha}\left[L_{F}\right](\boldsymbol{s})=\frac{1}{\alpha^{2} F^{2}} \int L_{F}\left(\boldsymbol{u}\left(1-\frac{1}{\alpha}\right)+\frac{\boldsymbol{s}}{\alpha}, \boldsymbol{u}\right) d \boldsymbol{u}</math>,


कहाँ <math>\boldsymbol{s}=(s,t)</math>, <math>\boldsymbol{u}=(u,v)</math>, और <math>\mathcal{P}_{\alpha}\left[\cdot\right]</math> फोटोग्राफी ऑपरेटर है।
जहाँ <math>\boldsymbol{s}=(s,t)</math>, <math>\boldsymbol{u}=(u,v)</math>, और <math>\mathcal{P}_{\alpha}\left[\cdot\right]</math> छायाचित्रण संचालक है।


व्यवहार में, इस सूत्र का सीधे तौर पर उपयोग नहीं किया जा सकता है क्योंकि प्लेनोप्टिक कैमरा आमतौर पर प्रकाश क्षेत्र के असतत नमूनों को कैप्चर करता है <math>L_{F}(s,t,u,v)</math>, और इसलिए गणना करने के लिए पुन: नमूनाकरण (या इंटरपोलेशन) की आवश्यकता है <math> L_{F}\left(\boldsymbol{u}\left(1-\frac{1}{\alpha}\right)+\frac{\boldsymbol{s}}{\alpha}, \boldsymbol{u}\right)</math>. एक अन्य समस्या उच्च संगणना जटिलता है। एक गणना करने के लिए <math>N\times N</math> एक से 2-डी तस्वीर <math>N\times N\times N\times N</math> 4-डी प्रकाश क्षेत्र, सूत्र की जटिलता है <math>O(N^4)</math>.<ref name="renng" />
व्यवहार में, इस सूत्र का सीधे तरह पर उपयोग नहीं किया जा सकता है क्योंकि प्लेनोप्टिक कैमरा समान्यतः प्रकाश क्षेत्र के असतत प्रतिरूपों को प्रग्रहण करता है <math>L_{F}(s,t,u,v)</math>, और इसलिए गणना करने के लिए पुन: नमूनाकरण (या अंतःप्रक्षेप) की आवश्यकता है <math> L_{F}\left(\boldsymbol{u}\left(1-\frac{1}{\alpha}\right)+\frac{\boldsymbol{s}}{\alpha}, \boldsymbol{u}\right)</math>. एक अन्य समस्या उच्च संगणना जटिलता है। एक <math>N\times N</math> 2-D <math>N\times N\times N\times N</math> 4-D प्रकाश क्षेत्र से तस्वीर की गणना करने के लिए, सूत्र की जटिलता <math>O(N^4)</math>.<ref name="renng" /> है।






=== फूरियर स्लाइस फोटोग्राफी ===
=== फूरिये अंशअ छायाचित्रण ===
संगणना की जटिलता को कम करने का एक तरीका [[प्रोजेक्शन-स्लाइस प्रमेय]] की अवधारणा को अपनाना है:<ref name="renng" />फोटोग्राफी ऑपरेटर <math>\mathcal{P}_{\alpha}\left[\cdot\right]</math> प्रक्षेपण के बाद कतरनी के रूप में देखा जा सकता है। परिणाम एक प्रकाश क्षेत्र के 4-डी फूरियर रूपांतरण के 2-डी स्लाइस के समानुपाती होना चाहिए। अधिक सटीक रूप से, [[ प्रकाश क्षेत्र माइक्रोस्कोपी ]] से एक रीफोकस की गई छवि उत्पन्न की जा सकती है। 2-डी स्लाइस निकालने, एक व्युत्क्रम 2-डी ट्रांसफ़ॉर्म और स्केलिंग लागू करके एक प्रकाश क्षेत्र का 4-डी फूरियर स्पेक्ट्रम। एल्गोरिथ्म की स्पर्शोन्मुख जटिलता है <math>O(N^2 \operatorname{log}N)</math>.
संगणना की जटिलता को कम करने का एक प्रकार [[प्रोजेक्शन-स्लाइस प्रमेय|प्रोजेक्शन-अंशअ प्रमेय]] की अवधारणा को अपनाना है:<ref name="renng" />छायाचित्रण संचालक <math>\mathcal{P}_{\alpha}\left[\cdot\right]</math> को प्रक्षेपण के बाद अपरुपक के रूप में देखा जा सकता है। परिणाम एक प्रकाश क्षेत्र के 4-D फूरियर रूपांतरण के 2-D अंशअ के समानुपाती होना चाहिए। अधिक सटीक रूप से, [[ प्रकाश क्षेत्र माइक्रोस्कोपी ]] से एक पुनःफोकसिंग की गई छवि उत्पन्न की जा सकती है। 2-D अंशअ निकालने, एक व्युत्क्रम 2-D परिवर्तन और प्रवर्धन लागू करके एक प्रकाश क्षेत्र का 4-D फूरिये वर्णक्रम से एक पुनःफोकसिंग की गई छवि उत्पन्न की जा सकती है। कलन-विधि की स्पर्शोन्मुख जटिलता <math>O(N^2 \operatorname{log}N)</math> है


=== असतत फोकल स्टैक रूपांतरण ===
=== असतत फोकल खंड रूपांतरण ===
2-डी तस्वीरों की कुशलता से गणना करने का दूसरा तरीका असतत फोकल स्टैक ट्रांसफ़ॉर्म (DFST) को अपनाना है।<ref>{{Cite journal|last1=Nava|first1=F. Pérez|last2=Marichal-Hernández|first2=J.G.|last3=Rodríguez-Ramos|first3=J.M.|date=August 2008|title=असतत फोकल स्टैक रूपांतरण|url=https://ieeexplore.ieee.org/document/7080334|journal=2008 16th European Signal Processing Conference|pages=1–5}}</ref> डीएफएसटी को रीफोकस किए गए 2-डी फोटोग्राफ, या तथाकथित [[फोकस स्टैकिंग]] का संग्रह उत्पन्न करने के लिए प्रारुपण किया गया है। इस विधि को तेजी से भिन्नात्मक फूरियर रूपांतरण (FrFT) द्वारा लागू किया जा सकता है।
2-D तस्वीरों की कुशलता से गणना करने का दूसरा प्रकार असतत फोकल खंड रूपांतरण (DFST) को अपनाना है।<ref>{{Cite journal|last1=Nava|first1=F. Pérez|last2=Marichal-Hernández|first2=J.G.|last3=Rodríguez-Ramos|first3=J.M.|date=August 2008|title=असतत फोकल स्टैक रूपांतरण|url=https://ieeexplore.ieee.org/document/7080334|journal=2008 16th European Signal Processing Conference|pages=1–5}}</ref> DFST को पुनःफोकसिंग किए गए 2-D छायाचित्र, या तथाकथित [[फोकस स्टैकिंग|फोकस खंड]] का संग्रह उत्पन्न करने के लिए प्रारुपण किया गया है। इस विधि को तेजी से भिन्नात्मक फूरियर रूपांतरण (FrFT) द्वारा लागू किया जा सकता है।


असतत फोटोग्राफी ऑपरेटर <math>\mathcal{P}_{\alpha}\left[\cdot\right]</math> एक प्रकाश क्षेत्र के लिए निम्नानुसार परिभाषित किया गया है <math>L_{F}(\boldsymbol {s},\boldsymbol {u})</math> 4-डी ग्रिड में नमूना <math>\boldsymbol {s} = \Delta s \tilde{\boldsymbol {s}}, \tilde{\boldsymbol {s}}=-\boldsymbol {n}_{\boldsymbol {s}},...,\boldsymbol {n}_{\boldsymbol {s}}</math>, <math>\boldsymbol {u} = \Delta u \tilde{\boldsymbol {u}}, \tilde{\boldsymbol {u}}=-\boldsymbol {n}_{\boldsymbol {u}},...,\boldsymbol {n}_{\boldsymbol {u}}</math>:  
असतत छायाचित्रण संचालन <math>\mathcal{P}_{\alpha}\left[\cdot\right]</math> को प्रकाश क्षेत्र के लिए निम्नानुसार परिभाषित किया गया है <math>L_{F}(\boldsymbol {s},\boldsymbol {u})</math> 4-D ग्रिड में प्रतिचयित किया जाता है
 
<math>\boldsymbol {s} = \Delta s \tilde{\boldsymbol {s}}, \tilde{\boldsymbol {s}}=-\boldsymbol {n}_{\boldsymbol {s}},...,\boldsymbol {n}_{\boldsymbol {s}}</math>,  
 
<math>\boldsymbol {u} = \Delta u \tilde{\boldsymbol {u}}, \tilde{\boldsymbol {u}}=-\boldsymbol {n}_{\boldsymbol {u}},...,\boldsymbol {n}_{\boldsymbol {u}}</math>:  


:<math>\mathcal{P}_{q}[L](\boldsymbol{s})=
:<math>\mathcal{P}_{q}[L](\boldsymbol{s})=
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\quad \Delta \boldsymbol{u}=\Delta u\Delta v,
\quad \Delta \boldsymbol{u}=\Delta u\Delta v,
\quad q=\left(1-\frac{1}{\alpha}\right)</math>
\quad q=\left(1-\frac{1}{\alpha}\right)</math>
क्योंकि <math>(\boldsymbol{u} q+\boldsymbol{s}, \boldsymbol{u}) </math> आमतौर पर 4-डी ग्रिड पर नहीं होता है, डीएफएसटी गैर-ग्रिड मानों की गणना करने के लिए त्रिकोणमितीय इंटरपोलेशन को अपनाता है।
क्योंकि <math>(\boldsymbol{u} q+\boldsymbol{s}, \boldsymbol{u}) </math> समान्यतः 4-D ग्रिड पर नहीं होता है, DFST गैर-ग्रिड मानों की गणना करने के लिए [[त्रिकोणमितीय अंतःप्रक्षेप]] को अपनाता है।
 
कलन-विधि में ये चरण होते हैं:


एल्गोरिथ्म में ये चरण होते हैं:
* प्रकाश क्षेत्र को प्रतिरूपित करे <math>L_{F}(\boldsymbol {s},\boldsymbol {u})</math> प्रतिरूपित अवधि के साथ <math>\Delta s</math> और <math>\Delta u</math> और विवेकित प्रकाश क्षेत्र <math>L^d_{F}(\boldsymbol {s},\boldsymbol {u})</math> प्राप्त करें
* खंड <math>L^d_{F}(\boldsymbol {s},\boldsymbol {u})</math> शून्य के साथ जैसे कि संकेतक की लंबाई बिना उपघटन के FrFT के लिए पर्याप्त है।
* हर एक <math>\boldsymbol {u}</math>, के लिए [[असतत फूरियर रूपांतरण]]  <math>L^d_{F}(\boldsymbol {s},\boldsymbol {u})</math>, की गणना करें और परिणाम <math>R1</math> प्राप्त करें
* प्रत्येक फोकल लम्बाई <math>\alpha F</math>, के लिए एक भिन्नात्मक फूरियर रूपांतरण की  <math>R1</math> की गणना करें, जहां रूपांतरण का क्रम <math>\alpha</math> पर निर्भर करता है और परिणाम <math>R2</math> प्राप्त करें
* <math>R2</math> के व्युत्क्रम असतत फूरियर रूपांतरण की गणना करें
* <math>R2</math> के सीमांत पिक्सेल निकालें ताकि प्रत्येक 2-D तस्वीर का आकार <math>(2{n}_{\boldsymbol {s}}+1) \times (2{n}_{\boldsymbol {s}}+1)</math> हो


* प्रकाश क्षेत्र का नमूना लें <math>L_{F}(\boldsymbol {s},\boldsymbol {u})</math> नमूना अवधि के साथ <math>\Delta s</math> और <math>\Delta u</math> और विवेकित प्रकाश क्षेत्र प्राप्त करें <math>L^d_{F}(\boldsymbol {s},\boldsymbol {u})</math>.
* तकती <math>L^d_{F}(\boldsymbol {s},\boldsymbol {u})</math> शून्य के साथ जैसे कि सिग्नल की लंबाई बिना अलियासिंग के FrFT के लिए पर्याप्त है।
* हरएक के लिए <math>\boldsymbol {u}</math>, [[असतत फूरियर रूपांतरण]] की गणना करें <math>L^d_{F}(\boldsymbol {s},\boldsymbol {u})</math>, और परिणाम प्राप्त करें <math>R1</math>.
* प्रत्येक फोकल लम्बाई के लिए <math>\alpha F</math>, के भिन्नात्मक फूरियर रूपांतरण की गणना करें <math>R1</math>, जहां रूपांतरण का क्रम निर्भर करता है <math>\alpha</math>, और परिणाम प्राप्त करें <math>R2</math>.
* के व्युत्क्रम असतत फूरियर रूपांतरण की गणना करें <math>R2</math>.
* सीमांत पिक्सेल निकालें <math>R2</math> ताकि प्रत्येक 2-डी तस्वीर का आकार हो <math>(2{n}_{\boldsymbol {s}}+1) \times (2{n}_{\boldsymbol {s}}+1)</math>


== प्रकाश क्षेत्र बनाने के प्रकार ==
प्रकाश क्षेत्र प्रकाश के लिए उन्हें परिभाषित करने के लिए कई प्रकारों के साथ एक मौलिक प्रतिनिधित्व है।


== प्रकाश क्षेत्र बनाने के तरीके ==
कंप्यूटर चित्रमुद्रण में, प्रकाश क्षेत्र समान्यतः या तो एक [[मॉडल की गिनती|प्रतिरूप की गिनती]] को प्रस्तुत करके (कंप्यूटर चित्रमुद्रण) या वास्तविक दृश्य को चित्रित करके निर्मित होते हैं। किसी भी स्थिति में, एक प्रकाश क्षेत्र का निर्माण करने के लिए, दृष्टिकोणों के एक बड़े संग्रह के लिए विचार प्राप्त किए जाने चाहिए। मानकीकरण के आधार पर, यह संग्रह समान्यतः एक रेखा, वृत्त, समतल, गोले या अन्य आकार के कुछ अंश को फैलाता है, हालांकि असंरचित संग्रह संभव हैं।<ref>Buehler 2001</ref>
प्रकाश क्षेत्र प्रकाश के लिए उन्हें परिभाषित करने के लिए कई तरीकों के साथ एक मौलिक प्रतिनिधित्व है।


कंप्यूटर ग्राफ़िक्स में, प्रकाश क्षेत्र आमतौर पर या तो एक [[मॉडल की गिनती]] को प्रस्तुत करके (कंप्यूटर ग्राफ़िक्स) या वास्तविक दृश्य को चित्रित करके निर्मित होते हैं। किसी भी स्थिति में, एक प्रकाश क्षेत्र का निर्माण करने के लिए, दृष्टिकोणों के एक बड़े संग्रह के लिए विचार प्राप्त किए जाने चाहिए। मानकीकरण के आधार पर, यह संग्रह आम तौर पर एक रेखा, वृत्त, समतल, गोले या अन्य आकार के कुछ हिस्से को फैलाता है, हालांकि असंरचित संग्रह संभव हैं।<ref>Buehler 2001</ref>
[[प्रकाश क्षेत्र फोटोग्राफी|प्रकाश क्षेत्र छायाचित्रण]] प्रग्रहण करने के लिए उपकरणों में एक गतिमान हाथ से थामे रखे जाने वाला कैमरा या रोबोटिक रूप से नियंत्रित कैमरा समिलित हो सकता है,<ref>Levoy 2002</ref> कैमरों का एक चाप, कैमरों की एक सघन सरणी,<ref>Kanade 1998; Yang 2002; Wilburn 2005</ref> [[लाइट-फील्ड कैमरा]],<ref name="ng">[[Ren Ng|Ng]] 2005 </ref><ref>Georgiev 2006; Marwah 2013</ref> सूक्ष्मदर्शी<ref>Levoy 2006</ref> या अन्य प्रकाशिकी पद्धतियाँ समिलित हो सकते है ।<ref>Bolles 1987</ref>
[[प्रकाश क्षेत्र फोटोग्राफी]] कैप्चर करने के लिए उपकरणों में एक मूविंग हैंडहेल्ड कैमरा या रोबोटिक रूप से नियंत्रित कैमरा शामिल हो सकता है,<ref>Levoy 2002</ref> कैमरों का एक चाप ([[गणित का सवाल]] में प्रयुक्त [[ गोली का समय ]] इफेक्ट के रूप में), कैमरों की एक सघन सरणी,<ref>Kanade 1998; Yang 2002; Wilburn 2005</ref> [[लाइट-फील्ड कैमरा]],<ref name=ng>[[Ren Ng|Ng]] 2005 </ref><ref>Georgiev 2006; Marwah 2013</ref> सूक्ष्मदर्शी,<ref>Levoy 2006</ref> या अन्य ऑप्टिकल प्रणाली।<ref>Bolles 1987</ref>
 
एक प्रकाश क्षेत्र में कितनी छवियां होनी चाहिए? सबसे बड़ा ज्ञात प्रकाश क्षेत्र (माइकलएंजेलो की [[डॉक्टर चैपल]] की मूर्ति)<ref>{{Cite web|title=माइकलएंजेलो की रात की मूर्ति का प्रकाश क्षेत्र|url=https://accademia.stanford.edu/mich/lightfield-of-night/|access-date=2022-02-08|website=accademia.stanford.edu}}</ref> इसमें 24,000 1.3-मेगापिक्सेल छवियां हैं। गहरे स्तर पर, उत्तर आवेदन पर निर्भर करता है। किसी अपारदर्शी वस्तु को पूरी तरह से कैप्चर करने के लिए प्रकाश क्षेत्र रेंडरिंग के लिए, छवियों को कम से कम आगे और पीछे से लिया जाना चाहिए। कम स्पष्ट रूप से, किसी वस्तु के लिए जो सेंट प्लेन के किनारे स्थित है, बारीक दूरी वाली छवियों को यूवी प्लेन (ऊपर दिखाए गए दो-प्लेन पैरामीटराइजेशन में) पर लिया जाना चाहिए।
एक प्रकाश क्षेत्र में कितनी छवियां होनी चाहिए? सबसे बड़ा ज्ञात प्रकाश क्षेत्र (माइकलएंजेलो की [[डॉक्टर चैपल]] की मूर्ति)है,<ref>{{Cite web|title=माइकलएंजेलो की रात की मूर्ति का प्रकाश क्षेत्र|url=https://accademia.stanford.edu/mich/lightfield-of-night/|access-date=2022-02-08|website=accademia.stanford.edu}}</ref> इसमें 24,000 1.3-मेगापिक्सेल छवियां हैं। यह गहरे स्तर, उत्तर आवेदन पर निर्भर करता है। किसी अपारदर्शी वस्तु को पूरी तरह से प्रग्रहण करने के लिए प्रकाश क्षेत्र अनुवाद के लिए, छवियों को कम से कम आगे और पीछे से लिया जाना चाहिए। कम स्पष्ट रूप से, किसी वस्तु के लिए जो st तल के किनारे स्थित है, बारीक दूरी वाली छवियों को uv तल (ऊपर दिखाए गए दो-प्लेन मानकीकरण में) पर लिया जाना चाहिए।
 
एक प्रकाश क्षेत्र में छवियों की संख्या और व्यवस्था, और प्रत्येक छवि के विभेदन को एक साथ 4D प्रकाश क्षेत्र का, "प्रतिचयन" कहा जाता है।<ref>Chai (2000)</ref> अधिधारण प्रकाश और प्रतिबिंब के प्रभाव भी रोचक हैं।<ref>Durand (2005)</ref><ref>Ramamoorthi (2006)</ref>


एक प्रकाश क्षेत्र में छवियों की संख्या और व्यवस्था, और प्रत्येक छवि के संकल्प को एक साथ 4D प्रकाश क्षेत्र का नमूनाकरण कहा जाता है।<ref>Chai (2000)</ref> रोड़ा के प्रभाव भी दिलचस्प हैं,<ref>Durand (2005)</ref> प्रकाश और प्रतिबिंब।<ref>Ramamoorthi (2006)</ref>




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चयनित अनुप्रयोग:
चयनित अनुप्रयोग:


[[Image:Gershun-light-field-fig24.png|right|thumb|200px| एक अधोमुखी प्रकाश स्रोत (F-F') एक प्रकाश क्षेत्र को प्रेरित करता है जिसका विकिरण सदिश बाहर की ओर वक्र होता है। कलन का उपयोग करते हुए, गेर्शुन बिंदुओं पर गिरने वाले विकिरण की गणना कर सकता है (पी<sub>1</sub>, पी<sub>2</sub>) सतह पर।<ref>Gershun, fig 24</ref>)]]* रोशनी इंजीनियरिंग- प्रकाश क्षेत्र का अध्ययन करने के लिए गेर्शुन का कारण (बंद रूप में) रोशनी के पैटर्न को प्राप्त करना था जो इन सतहों के ऊपर स्थित विभिन्न आकृतियों के प्रकाश स्रोतों के कारण सतहों पर देखा जाएगा।<ref>Ashdown 1993</ref> रोशनी इंजीनियरिंग के लिए समर्पित ऑप्टिक्स की शाखा गैर-इमेजिंग ऑप्टिक्स है।<ref>Chaves 2015; Winston 2005</ref> यह व्यापक रूप से प्रवाह रेखाओं (गेर्शुन की फ्लक्स लाइन) और वेक्टर फ्लक्स (गेर्शुन के प्रकाश वेक्टर) की अवधारणा का उपयोग करता है। हालांकि, प्रकाश क्षेत्र (इस स्थिति में प्रकाश किरणों को परिभाषित करने वाली स्थिति और दिशाएं) आमतौर पर [[चरण स्थान]] और [[हैमिल्टनियन प्रकाशिकी]] के संदर्भ में वर्णित हैं।
[[Image:Gershun-light-field-fig24.png|right|thumb|200px| एक अधोमुखी प्रकाश स्रोत (F-F') एक प्रकाश क्षेत्र को प्रेरित करता है जिसका विकिरण सदिश बाहर की ओर वक्र होता है। कलन का उपयोग करते हुए, गेर्शुन बिंदुओं पर गिरने वाले विकिरण की गणना कर सकता है (पी<sub>1</sub>, पी<sub>2</sub>) सतह पर।<ref>Gershun, fig 24</ref>)]]


* लाइट फील्ड रेंडरिंग- किसी सीन के 4डी लाइट फील्ड से उपयुक्त 2डी स्लाइस निकालने से सीन के नए दृश्य देखने को मिलते हैं।<ref>Levoy 1996; Gortler 1996</ref> प्रकाश क्षेत्र और स्लाइस के पैरामीटरीकरण के आधार पर, ये विचार [[परिप्रेक्ष्य प्रक्षेपण]], ऑर्थोग्राफ़िक प्रक्षेपण (ज्यामिति), क्रॉस-स्लिट, हो सकते हैं।<ref>Zomet 2003</ref> सामान्य रैखिक कैमरे,<ref>Yu and McMillan 2004</ref> बहु-परिप्रेक्ष्य,<ref>Rademacher 1998</ref> या किसी अन्य प्रकार का प्रक्षेपण। लाइट फील्ड रेंडरिंग [[ छवि-आधारित मॉडलिंग और प्रतिपादन ]] | इमेज-बेस्ड रेंडरिंग का एक रूप है।
रोशनी इंजीनियरिंग- प्रकाश क्षेत्र का अध्ययन करने के लिए गेर्शुन का कारण (बंद रूप में) रोशनी के प्रतिरूप को प्राप्त करना था जो इन सतहों के ऊपर स्थित विभिन्न आकृतियों के प्रकाश स्रोतों के कारण सतहों पर देखा जाएगा।<ref>Ashdown 1993</ref> रोशनी इंजीनियरिंग के लिए समर्पित प्रकाशिकी की शाखा अबिम्ब प्रकाशिकी है।<ref>Chaves 2015; Winston 2005</ref> यह व्यापक रूप से प्रवाह रेखाओं (गेर्शुन की फ्लक्स लाइन) और सदिश प्रवाह (गेर्शुन के प्रकाश वेक्टर) की अवधारणा का उपयोग करता है। हालांकि, प्रकाश क्षेत्र (इस स्थिति में प्रकाश किरणों को परिभाषित करने वाली स्थिति और दिशाएं) समान्यतः [[चरण स्थान]] और [[हैमिल्टनियन प्रकाशिकी]] के संदर्भ में वर्णित हैं।
* सिंथेटिक एपर्चर फ़ोटोग्राफ़ी - एक प्रकाश क्षेत्र में नमूनों के एक उपयुक्त 4D सबसेट को एकीकृत करने से उस दृश्य का अनुमान लगाया जा सकता है जिसे परिमित (यानी, गैर-[[पिनहोल]]) एपर्चर वाले कैमरे द्वारा कैप्चर किया जाएगा। इस तरह के दृश्य में क्षेत्र की परिमित गहराई होती है। इस एकीकरण को करने से पहले प्रकाश क्षेत्र को शियरिंग या वार करना विभिन्न फ्रंटो-समानांतर पर ध्यान केंद्रित कर सकता है<ref>Isaksen 2000</ref> या तिरछा<ref>Vaish 2005</ref> विमानों। प्रकाश क्षेत्र को कैप्चर करने वाले डिजिटल कैमरों द्वारा कैप्चर की गई छवियां<ref name=ng/>पुनः ध्यान केन्द्रित किया जा सकता है।
* 3डी डिस्प्ले-प्रौद्योगिकी का उपयोग करके एक प्रकाश क्षेत्र प्रस्तुत करना जो प्रत्येक नमूने को भौतिक स्थान में उपयुक्त किरण के लिए मैप करता है, मूल दृश्य को देखने के लिए एक [[ऑटोस्टेरोस्कोपी]] दृश्य प्रभाव पैदा करता है। ऐसा करने के लिए गैर-डिजिटल तकनीकों में [[ अभिन्न फोटोग्राफी ]], [[वॉल्यूमेट्रिक डिस्प्ले]] और [[ होलोग्रफ़ी ]] शामिल हैं; डिजिटल तकनीकों में एक उच्च-रिज़ॉल्यूशन डिस्प्ले स्क्रीन पर लेंसलेट की एक सरणी रखना, या वीडियो प्रोजेक्टर की एक सरणी का उपयोग करके लेंसलेट की एक सरणी पर इमेजरी को प्रोजेक्ट करना शामिल है। वीडियो कैमरों की एक सरणी समय-भिन्न प्रकाश क्षेत्र को कैप्चर और प्रदर्शित कर सकती है। यह अनिवार्य रूप से एक [[ जेडडी टेलीविजन ]] प्रणाली का गठन करता है।<ref>Javidi 2002; Matusik 2004</ref>
* मस्तिष्क इमेजिंग- तंत्रिका गतिविधि को [[जीसीएएमपी]] जैसे प्रतिवर्ती फ्लोरोसेंट मार्करों के साथ आनुवंशिक रूप से एन्कोडिंग न्यूरॉन्स द्वारा वैकल्पिक रूप से रिकॉर्ड किया जा सकता है जो वास्तविक समय में [[कैल्शियम आयन]]ों की उपस्थिति का संकेत देते हैं। चूंकि प्रकाश क्षेत्र माइक्रोस्कोपी एक ही फ्रेम में पूर्ण मात्रा की जानकारी को कैप्चर करता है, इसलिए वीडियो फ्रैमरेट पर बड़ी मात्रा में बेतरतीब ढंग से वितरित व्यक्तिगत न्यूरॉन्स में तंत्रिका गतिविधि की निगरानी करना संभव है।<ref>Grosenick, 2009, 2017; Perez, 2015</ref> मस्तिष्क के ऊतकों में ऑप्टिकल विचलन के बावजूद और वॉल्यूम छवि के पुनर्निर्माण के बिना तंत्रिका गतिविधि का मात्रात्मक माप किया जा सकता है,<ref>Pegard, 2016</ref> और हजारों न्यूरॉन्स में गतिविधि की निगरानी के लिए उपयोग किया जाता है।<ref>Grosenick, 2017</ref>
* सामान्यीकृत दृश्य पुनर्निर्माण (जीएसआर) - यह [[कई छवियों से 3डी पुनर्निर्माण]] की एक विधि है जो एक सामान्यीकृत प्रकाश क्षेत्र और एक भरोसेमंद पदार्थ क्षेत्र का प्रतिनिधित्व करने वाला एक दृश्य मॉडल बनाता है।<ref name="auto">Leffingwell, 2018</ref> प्रकाश क्षेत्र दृश्य में हर बिंदु के माध्यम से हर दिशा में बहने वाले प्रकाश का प्रतिनिधित्व करता है। मामला क्षेत्र दृश्य में हर बिंदु पर व्याप्त पदार्थ के प्रकाश संपर्क गुणों का प्रतिनिधित्व करता है। जीएसआर न्यूरल रेडियंस फील्ड्स (एनईआरएफ) का उपयोग करके किया जा सकता है,<ref>Mildenhall, 2020</ref> प्लेनॉक्सल्स<ref>Yu & Fridovich-Keil, 2021</ref> और उलटा प्रकाश परिवहन।<ref name="auto"/>


* होलोग्राफिक स्टीरियोग्राम - इमेज जनरेशन और होलोग्राफिक स्टीरियोग्राम के लिए सिंथेटिक इमेजरी का प्रीडिस्टॉर्शन कंप्यूटेड लाइट फील्ड के शुरुआती उदाहरणों में से एक है।<ref>Halle 1991, 1994</ref>
* प्रकाश क्षेत्र अनुवाद- किसी दृश्य के 4D प्रकाश क्षेत्र से उपयुक्त 2D अंशअ निकालने से दृश्य के नए दृश्य देखने को मिलते हैं।<ref>Levoy 1996; Gortler 1996</ref> प्रकाश क्षेत्र अनुवाद छवि-आधारित अनुवाद का एक रूप है ।
* चकाचौंध में कमी- [[चकाचौंध (दृष्टि)]] कैमरा बॉडी के अंदर प्रकाश के कई बिखराव और लेंस ऑप्टिक्स के कारण उत्पन्न होती है जो छवि के विपरीत को कम करती है। जबकि चकाचौंध का विश्लेषण 2डी इमेज स्पेस में किया गया है,<ref>Talvala 2007</ref> इसे 4D रे-स्पेस घटना के रूप में पहचानना उपयोगी है।<ref name=Raskar>Raskar 2008</ref> एक कैमरे के अंदर रे-स्पेस का सांख्यिकीय विश्लेषण करने से चकाचौंध की कलाकृतियों को वर्गीकृत करने और हटाने की अनुमति मिलती है। किरण-स्थान में, चकाचौंध उच्च आवृत्ति शोर के रूप में व्यवहार करती है और इसे बाहरी अस्वीकृति से कम किया जा सकता है। कैमरे के अंदर प्रकाश क्षेत्र को कैप्चर करके ऐसा विश्लेषण किया जा सकता है, लेकिन इसके परिणामस्वरूप स्थानिक संकल्प का नुकसान होता है। एक समान और गैर-समान किरण नमूनाकरण का उपयोग छवि संकल्प में महत्वपूर्ण समझौता किए बिना चकाचौंध को कम करने के लिए किया जा सकता है।<ref name=Raskar/>
* कृत्रिम द्वारक छायाचित्रण - एक प्रकाश क्षेत्र में प्रतिरूपित एक उपयुक्त 4D उपवर्ग को एकीकृत करने से उस दृश्य का अनुमान लगाया जा सकता है जिसे परिमित (यानी, गैर-[[पिनहोल]]) द्वारक वाले कैमरे द्वारा प्रग्रहण किया जाएगा। इस तरह के दृश्य में क्षेत्र की परिमित गहराई होती है। इस एकीकरण को करने से पहले प्रकाश क्षेत्र को अपरुपक विभिन्न फ्रंटो-समानांतर पर ध्यान केंद्रित कर सकता है<ref>Isaksen 2000</ref> <ref>Vaish 2005</ref>। प्रकाश क्षेत्र को प्रग्रहण करने वाले डिजिटल कैमरों द्वारा प्रग्रहण की गई छवियां<ref name="ng" />पुनः ध्यान केन्द्रित किया जा सकता है।
* 3D डिस्प्ले-प्रौद्योगिकी का उपयोग करके एक प्रकाश क्षेत्र प्रस्तुत करना जो प्रत्येक प्रतिरूप को भौतिक स्थान में उपयुक्त किरण के लिए मेल करता है, मूल दृश्य को देखने के लिए एक [[ऑटोस्टेरोस्कोपी]] दृश्य प्रभाव पैदा करता है। ऐसा करने के लिए गैर-डिजिटल तकनीकों में [[ अभिन्न फोटोग्राफी | अभिन्न फोटोग्राफी]] , [[वॉल्यूमेट्रिक डिस्प्ले|आयतनमितीय डिस्प्ले]] और [[ होलोग्रफ़ी | होलोग्रफ़ी]]  समिलित हैं; डिजिटल तकनीकों में एक उच्च-विभेदन डिस्प्ले स्क्रीन पर लेंसलेट की एक सरणी रखना, या वीडियो प्रकल्प की एक सरणी का उपयोग करके लेंसलेट की एक सरणी पर काल्पनिक को प्रकल्प करना समिलित है। वीडियो कैमरों की एक सरणी समय-भिन्न प्रकाश क्षेत्र को प्रग्रहण और प्रदर्शित कर सकती है। यह अनिवार्य रूप से एक [[ जेडडी टेलीविजन | जेडडी टेलीविजन]]  पद्धति का गठन करता है।<ref>Javidi 2002; Matusik 2004</ref>
* मस्तिष्क इमेजिंग- तंत्रिका गतिविधि को [[जीसीएएमपी|GCAMP]] जैसे प्रतिवर्ती प्रतिदीप्ति मार्करों के साथ आनुवंशिक रूप से संकेतन न्यूरॉन्स द्वारा वैकल्पिक रूप से अभिलेखबद्ध किया जा सकता है जो वास्तविक समय में [[कैल्शियम आयन]] की उपस्थिति का संकेत देते हैं। चूंकि प्रकाश क्षेत्र सूक्ष्मदर्शिकी एक ही फ्रेम में पूर्ण मात्रा की जानकारी को प्रग्रहण करता है, इसलिए वीडियो फ्रैमरेट पर बड़ी मात्रा में उत्तम तरीके से वितरित व्यक्तिगत न्यूरॉन्स में तंत्रिका गतिविधि की निगरानी करना संभव है।<ref>Grosenick, 2009, 2017; Perez, 2015</ref> मस्तिष्क के ऊतकों में प्रकाशिकी विचलन के बाद भी और आयति छवि के पुनर्निर्माण के बिना तंत्रिका गतिविधि का मात्रात्मक माप किया जा सकता है,<ref>Pegard, 2016</ref> और हजारों न्यूरॉन्स में गतिविधि की निगरानी के लिए उपयोग किया जाता है।<ref>Grosenick, 2017</ref>
* सामान्यीकृत दृश्य पुनर्निर्माण (GSR) - यह [[कई छवियों से 3डी पुनर्निर्माण|कई छवियों से 3D पुनर्निर्माण]] की एक विधि है जो एक सामान्यीकृत प्रकाश क्षेत्र का प्रतिनिधित्व करने वाला एक दृश्य प्रतिरूप बनाता है।<ref name="auto">Leffingwell, 2018</ref> प्रकाश क्षेत्र दृश्य में हर बिंदु के माध्यम से हर दिशा में बहने वाले प्रकाश का प्रतिनिधित्व करता है। स्थिति क्षेत्र दृश्य में हर बिंदु पर व्याप्त पदार्थ के प्रकाश संपर्क गुणों का प्रतिनिधित्व करता है। GSR तंत्रिक रेडियंस क्षेत्र (NeRFs), प्लेनॉक्सल्स और उलटा प्रकाश परिवहन का उपयोग करके किया जा सकता है,<ref>Mildenhall, 2020</ref> <ref>Yu & Fridovich-Keil, 2021</ref> ।<ref name="auto" />
 
* स्वलिखित त्रिविमचित्र - इमेज उत्पादन और स्वलिखित त्रिविमचित्र के लिए कृत्रिम आकृति का पूर्व विरूपण प्रकाश क्षेत्र के आरंभ उदाहरणों में से एक है।<ref>Halle 1991, 1994</ref>
* रोशनी में घटाव- [[चकाचौंध (दृष्टि)|रोशनी (दृष्टि)]] कैमरा बॉडी के अंदर प्रकाश के कई बिखराव और लेंस प्रकिशिकि के कारण उत्पन्न होती है जो छवि के वैषम्य को कम करती है। जबकि रोशनी का विश्लेषण 2D छवि स्थल में किया गया है,<ref>Talvala 2007</ref> इसे 4D किरण-स्थल घटना के रूप में पहचानना उपयोगी है।<ref name=Raskar>Raskar 2008</ref> एक कैमरे के अंदर किरण-स्थल का सांख्यिकीय विश्लेषण करने से रोशनी की कलाकृतियों को वर्गीकृत करने और हटाने की अनुमति मिलती है। किरण-स्थान में, रोशनी उच्च आवृत्ति शोर के रूप में व्यवहार करती है और इसे बाहरी अस्वीकृति से कम किया जा सकता है। कैमरे के अंदर प्रकाश क्षेत्र को प्रग्रहण करके ऐसा विश्लेषण किया जा सकता है, लेकिन इसके परिणामस्वरूप स्थानिक संकल्प का नुकसान होता है। एक समान और गैर-समान किरण नमूनाकरण का उपयोग छवि संकल्प में महत्वपूर्ण समझौता किए बिना रोशनी को कम करने के लिए किया जा सकता है।<ref name=Raskar/>




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* गेरशुन, ए. (1936). द लाइट फील्ड, मॉस्को, 1936। पी. मून और जी. टिमोचेंको द्वारा गणित और भौतिकी जर्नल में अनुवादित, वॉल्यूम। XVIII, एमआईटी, 1939, पीपी। 51-151।
* गेरशुन, ए. (1936). द लाइट फील्ड, मॉस्को, 1936। पी. मून और जी. टिमोचेंको द्वारा गणित और भौतिकी जर्नल में अनुवादित, वॉल्यूम। XVIII, एमआईटी, 1939, पीपी। 51-151।
* गोर्टलर, एस.जे., ग्रजेसजुक, आर., स्जेलिस्की, आर., कोहेन, एम. (1996)। [http://portal.acm.org/citation.cfm?id=237200 द ल्यूमिग्राफ], प्रोक। एसीएम सिग्राफ, एसीएम प्रेस, पीपी। 43-54।
* गोर्टलर, एस.जे., ग्रजेसजुक, आर., स्जेलिस्की, आर., कोहेन, एम. (1996)। [http://portal.acm.org/citation.cfm?id=237200 द ल्यूमिग्राफ], प्रोक। एसीएम सिग्राफ, एसीएम प्रेस, पीपी। 43-54।
* लेवॉय, एम., हनराहन, पी. (1996)। [http://graphics.stanford.edu/papers/light/ लाइट फील्ड रेंडरिंग], प्रोक। एसीएम सिग्राफ, एसीएम प्रेस, पीपी। 31-42।
* लेवॉय, एम., हनराहन, पी. (1996)। [http://graphics.stanford.edu/papers/light/ लाइट फील्ड अनुवाद], प्रोक। एसीएम सिग्राफ, एसीएम प्रेस, पीपी। 31-42।
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* {{cite journal|last1=Perez|first1=CC|last2=Lauri|first2=A|last3=Symvoulidis|first3=P|last4=Cappetta|first4=M|last5=Erdmann|first5=A|last6=Westmeyer|first6=GG|display-authors=2|title=टर्न-की लाइट फील्ड कैमरा का उपयोग करके जेब्राफिश लार्वा के व्यवहार में कैल्शियम न्यूरोइमेजिंग।|journal=Journal of Biomedical Optics|date=September 2015|volume=20|issue=9|pages=096009|doi=10.1117/1.JBO.20.9.096009|pmid=26358822|bibcode=2015JBO....20i6009C|doi-access=free}}
* {{cite journal|last1=Perez|first1=CC|last2=Lauri|first2=A|last3=Symvoulidis|first3=P|last4=Cappetta|first4=M|last5=Erdmann|first5=A|last6=Westmeyer|first6=GG|display-authors=2|title=टर्न-की लाइट फील्ड कैमरा का उपयोग करके जेब्राफिश लार्वा के व्यवहार में कैल्शियम न्यूरोइमेजिंग।|journal=Journal of Biomedical Optics|date=September 2015|volume=20|issue=9|pages=096009|doi=10.1117/1.JBO.20.9.096009|pmid=26358822|bibcode=2015JBO....20i6009C|doi-access=free}}
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Latest revision as of 09:21, 16 April 2023

प्रकाश क्षेत्र एक सदिश-कार्य है जो अंतरिक्ष में प्रत्येक बिंदु के माध्यम से प्रत्येक दिशा में बहने वाले प्रकाश की मात्रा का वर्णन करता है। सभी संभावित 'प्रकाश किरणों' का स्थान पंच-आयामी प्लेनोप्टिक कार्य द्वारा दिया जाता है, और प्रत्येक किरण का परिमाण इसकी विकिरण द्वारा दिया जाता है। माइकल फैराडे पहले व्यक्ति थे जिन्होंने प्रस्तावित किया कि प्रकाश को एक क्षेत्र के रूप में व्याख्यायित किया जाना चाहिए, ठीक उसी चुंबकीय क्षेत्र की तरह जिस पर वह काम कर रहे थे।[1] वाक्यांश प्रकाश क्षेत्र एंड्री अलेक्जेंड्रोविच गेर्शुन द्वारा त्रि-आयामी अंतरिक्ष में प्रकाश के विकिरणमापी गुणों पर एक प्राचीन 1936 के पेपर में गढ़ा गया था।

प्रकाश क्षेत्र प्रदर्शन के लिए आधुनिक दृष्टिकोण प्रकाशीय तत्वों के सह-प्रारुपण का पता लगाते हैं और उच्च विभेदन, बढ़े हुए वैषम्य, देखने के लिए व्यापक क्षेत्र और अन्य लाभों को प्राप्त करने के लिए संपीडन संगणना करते हैं।[2]

समान अवधारणाओं को संदर्भित करने के लिए शब्द "विकिरण क्षेत्र" का भी उपयोग किया जा सकता है। इस शब्द का प्रयोग आधुनिक शोध में किया जाता है जैसे तंत्रिका विकिरण क्षेत्र

प्लेनोप्टिक कार्य

एक किरण के साथ रेडियंस L को एक ट्यूब के माध्यम से सभी संभावित सीधी रेखाओं के साथ यात्रा करने वाली प्रकाश की मात्रा के रूप में माना जा सकता है जिसका आकार इसके ठोस कोण और पार-अनुभागीय क्षेत्र द्वारा निर्धारित किया जाता है।

ज्यामितीय प्रकाशिकी के लिए - अर्थात, सुसंगतता (भौतिकी) प्रकाश और प्रकाश की तरंग दैर्ध्य से बड़ी वस्तुओं के लिए - प्रकाश का मूल वाहक एक किरण (प्रकाशिकी) है। किरण के साथ यात्रा करने वाले प्रकाश की मात्रा के लिए माप विकिरण है, जिसे L द्वारा निरूपित किया जाता है और W·sr−1·m−2, में मापा जाता है, यानी वाट (W) प्रति स्टरेडियन (sr) प्रति वर्ग मीटर (m)2). स्टेरेडियन ठोस कोण का एक माप है, और वर्ग मीटर अंतः-अनुभागीय क्षेत्र के माप के रूप में उपयोग किया जाता है, जैसा कि दाईं ओर दिखाया गया है।

स्थिति (x, y, z) और दिशा (θ, ϕ) द्वारा त्रि-आयामी अंतरिक्ष अंतरिक्ष में एक किरण को मापना।

रोशनी की अपरिवर्तनीय व्यवस्था से प्रकाशित त्रि-आयामी अंतरिक्ष के क्षेत्र में ऐसी सभी किरणों के साथ विकिरण को प्लेनोप्टिक कार्य कहा जाता है।[3] प्लेनोप्टिक रोशनी कार्य एक आदर्श कार्य है जिसका उपयोग कंप्यूटर दृष्टि और कंप्यूटर चित्रलेख किसी भी संभावित देखने की स्थिति से दृश्य की छवि को व्यक्त करने के लिए किया जाता है। यह संगणनात्मक रूप से अभ्यास में प्रयोग नहीं किया जाता है, लेकिन दृष्टि और लेखाचित्रीय में अन्य अवधारणाओं को समझने में वैचारिक रूप से उपयोगी है।[4] चूंकि अंतरिक्ष में किरणों को तीन निर्देशांक, x, y, और z और दो कोणों θ और ϕ द्वारा प्राचलीकृत किया जा सकता है, जैसा कि बाईं ओर दिखाया गया है, यह एक पांच-आयामी कार्य है, जो कि पांच-आयामी बहुमुख समतुल्य कार्य एक 3D यूक्लिडियन स्थल और 2-गोले का उत्पाद है।

विकिरण सदिश को समेटना D1 और D2 दो प्रकाश स्रोतों से उत्पन्न I1 और I2 दिखाए गए परिमाण और दिशा वाले परिणामी वेक्टर D का उत्पादन करता है।[5]

अंतरिक्ष में प्रत्येक बिंदु पर प्रकाश क्षेत्र को सदिशों के एक अनंत संग्रह के रूप में माना जा सकता है, एक बिंदु पर प्रति दिशा में, उनकी विकिरण के आनुपातिक लंबाई के साथ।

रोशनी के किसी भी संग्रह पर, या दिशाओं के पूरे क्षेत्र में इन सदिशों को एकीकृत करना, एक एकल अदिश मान उत्पन्न करता है - उस बिंदु पर कुल विकिरण, और परिणामी दिशा। यह आंकड़ा दो प्रकाश स्रोतों की स्थिति में इस गणना को दर्शाता है। कंप्यूटर लेखाचित्रीय में, त्रि-आयामी अंतरिक्ष के इस सदिश कार्य को सदिश विकिरण क्षेत्र कहा जाता है।[6] क्षेत्र में प्रत्येक बिंदु पर सदिश दिशा की व्याख्या उस बिंदु पर रखी गई समतल सतह के अभिविन्यास के रूप में की जा सकती है, जो इसे सबसे अधिक चमकीले रूप से प्रकाशित करती है।

उच्च आयामीता

समय, तरंग दैर्ध्य, और ध्रुवीकरण (तरंगों) कोण को अतिरिक्त आयामों के रूप में माना जा सकता है, जिसके अनुसार उच्च-आयामी कार्यों को उत्पन्न किया जा सकता है।

4D प्रकाश क्षेत्र

यदि कोई अवरोधक न हो तो किरण के साथ विकिरण स्थिर रहती है।

एक प्लेनोप्टिक कार्य में, यदि अभिरुचि क्षेत्र में एक अवतल वस्तु होती है, तो वस्तु पर एक बिंदु छोड़ने वाला प्रकाश केवल छोटी दूरी की यात्रा कर सकता है, इससे पहले कि वस्तु पर कोई अन्य बिंदु इसे अवरुद्ध कर दे। कोई व्यावहारिक उपकरण ऐसे क्षेत्र में कार्य को माप नहीं सकता।

हालांकि, वस्तु के अवमुख समावरक के बाहर के स्थानों के लिए (उदाहरण के लिए, संकुचन वेष्टन), प्लेनोप्टिक कार्य को कई छवियों को प्रग्रहण करके मापा जा सकता है। इस स्थिति में कार्य में अतिरिक्त जानकारी होती है, क्योंकि किरण के साथ विकिरण इसकी पूरी लंबाई में स्थिर रहती है। अतिरिक्त जानकारी ठीक एक आयाम है, एक चार-आयामी कार्य को छोड़कर जिसे विभिन्न रूप से फोटोनिक क्षेत्र, 4D प्रकाश क्षेत्र या ल्यूमिग्राफ कहा जाता है[7][8] औपचारिक रूप से, क्षेत्र को खाली स्थान में किरणों के साथ विकिरण के रूप में परिभाषित किया गया है।

एक प्रकाश क्षेत्र में किरणों के समुच्चय को विभिन्न प्रकारों से परिचालित किया जा सकता है। सबसे आम दो-तल मानकीकरण है। हालांकि यह मानकीकरण सभी किरणों का प्रतिनिधित्व नहीं कर सकता है, उदाहरण के लिए दो तल के समानांतर किरणें यदि तल एक दूसरे के समानांतर हैं, तो यह संदर्श प्रतिबिंब के विश्लेषणात्मक ज्यामिति से निकटता से संबंधित है। दो-तल प्रकाश क्षेत्र के बारे में सोचने का एक सरल प्रकार st सतह (और कोई भी वस्तु जो इसके किनारे या उससे आगे हो सकती है) की संदर्श प्रतिबिंबों के संग्रह के रूप में है, प्रत्येक को uv सतह पर एक पर्यवेक्षक की स्थिति से लिया गया है। एक प्रकाश क्षेत्र को इस तरह परिचालित किया जाता है जिसे कभी-कभी प्रकाश पटिया कहा जाता है।

4D प्रकाश क्षेत्र के कुछ वैकल्पिक मानकीकरण, जो त्रि-आयामी तल के एक खाली क्षेत्र के माध्यम से प्रकाश के प्रवाह का प्रतिनिधित्व करते हैं। बायां: समतल या घुमावदार सतह पर स्थित बिंदु और प्रत्येक बिंदु से निकलने वाली दिशाएं। केंद्र: एक गोले की सतह पर बिंदुओं के जोड़े। दाएं: सामान्य स्थिति में दो तलों पर बिंदुओं के जोड़े (मतलब कोई भी) स्थिति।

ध्वनि अनुरूप

ध्वनि के लिए 4D प्रकाश क्षेत्र का अनुरूप ध्वनि क्षेत्र या तरंग क्षेत्र है, जैसा कि तरंग क्षेत्र संश्लेषण में होता है, और संबंधित मानकीकरण किरचॉफ-हेल्महोल्ट्ज़ अभिन्न है, जो बताता है कि, बाधाओं की अनुपस्थिति में, समय के साथ ध्वनि क्षेत्र एक स्थल पर दबाव द्वारा दिया जाता है। इस प्रकार यह किसी भी समय सूचना के दो आयाम हैं, और समय के साथ, एक 3D क्षेत्र हैै।

प्रकाश की स्पष्ट चार-आयामीता की तुलना में यह द्वि-आयामीता है, क्योंकि प्रकाश किरणों में यात्रा करता है (समय में एक बिंदु पर 0D, समय के साथ 1D), जबकि ह्यूजेन्स-फ्रेस्नेल सिद्धांत द्वारा, एक ध्वनि तरंगाग्र को गोलाकार तरंगों के रूप में प्रतिरूपित किया जा सकता है (समय के एक बिंदु पर 2D, समय के साथ 3D): प्रकाश एक ही दिशा में चलता है (सूचना का 2D), जबकि ध्वनि हर दिशा में फैलती है। हालांकि, गैर-निर्वात साधन में प्रकाश यात्रा एक समान प्रकार से बिखर सकती है, और अपरिवर्तनीयता या बिखरने में खो जाने वाली जानकारी पद्धति आयाम के नुकसान स्पष्ट है।

छवि पुनः फ़ोकसन

क्योंकि प्रकाश क्षेत्र स्थानिक और कोणीय जानकारी प्रदान करता है, हम उद्‍भासन के बाद फोकल तल की स्थिति को बदल सकते हैं, जिसे प्रायः पुनःफोकसिंग कहा जाता है। पुनःफोकसिंग का सिद्धांत अभिन्न परिवर्तन के माध्यम से एक प्रकाश क्षेत्र से पारंपरिक 2-D तस्वीरें प्राप्त करना है। परिवर्तन एक प्रकाश क्षेत्र को इसके निविष्ट के रूप में लेता है और एक विशिष्ट तल पर केंद्रित एक तस्वीर उत्पन्न करता है।

यह मानते हुए कि एक 4-D प्रकाश क्षेत्र का प्रतिनिधित्व करता है पहले तल जो स्थिति से दूसरे तल पर स्थिति तक यात्रा करने वाली प्रकाश किरणों को अभिलेखबद्ध करता है, जहाँ दो तलों के बीच की दूरी है, किसी भी गहराई पर 2-D तस्वीर निम्नलिखित अभिन्न परिवर्तन से प्राप्त किया जा सकता है:[9]

,

या अधिक संक्षेप में,

,

जहाँ , , और छायाचित्रण संचालक है।

व्यवहार में, इस सूत्र का सीधे तरह पर उपयोग नहीं किया जा सकता है क्योंकि प्लेनोप्टिक कैमरा समान्यतः प्रकाश क्षेत्र के असतत प्रतिरूपों को प्रग्रहण करता है , और इसलिए गणना करने के लिए पुन: नमूनाकरण (या अंतःप्रक्षेप) की आवश्यकता है . एक अन्य समस्या उच्च संगणना जटिलता है। एक 2-D 4-D प्रकाश क्षेत्र से तस्वीर की गणना करने के लिए, सूत्र की जटिलता .[9] है।


फूरिये अंशअ छायाचित्रण

संगणना की जटिलता को कम करने का एक प्रकार प्रोजेक्शन-अंशअ प्रमेय की अवधारणा को अपनाना है:[9]छायाचित्रण संचालक को प्रक्षेपण के बाद अपरुपक के रूप में देखा जा सकता है। परिणाम एक प्रकाश क्षेत्र के 4-D फूरियर रूपांतरण के 2-D अंशअ के समानुपाती होना चाहिए। अधिक सटीक रूप से, प्रकाश क्षेत्र माइक्रोस्कोपी से एक पुनःफोकसिंग की गई छवि उत्पन्न की जा सकती है। 2-D अंशअ निकालने, एक व्युत्क्रम 2-D परिवर्तन और प्रवर्धन लागू करके एक प्रकाश क्षेत्र का 4-D फूरिये वर्णक्रम से एक पुनःफोकसिंग की गई छवि उत्पन्न की जा सकती है। कलन-विधि की स्पर्शोन्मुख जटिलता है

असतत फोकल खंड रूपांतरण

2-D तस्वीरों की कुशलता से गणना करने का दूसरा प्रकार असतत फोकल खंड रूपांतरण (DFST) को अपनाना है।[10] DFST को पुनःफोकसिंग किए गए 2-D छायाचित्र, या तथाकथित फोकस खंड का संग्रह उत्पन्न करने के लिए प्रारुपण किया गया है। इस विधि को तेजी से भिन्नात्मक फूरियर रूपांतरण (FrFT) द्वारा लागू किया जा सकता है।

असतत छायाचित्रण संचालन को प्रकाश क्षेत्र के लिए निम्नानुसार परिभाषित किया गया है 4-D ग्रिड में प्रतिचयित किया जाता है

,

:

क्योंकि समान्यतः 4-D ग्रिड पर नहीं होता है, DFST गैर-ग्रिड मानों की गणना करने के लिए त्रिकोणमितीय अंतःप्रक्षेप को अपनाता है।

कलन-विधि में ये चरण होते हैं:

  • प्रकाश क्षेत्र को प्रतिरूपित करे प्रतिरूपित अवधि के साथ और और विवेकित प्रकाश क्षेत्र प्राप्त करें
  • खंड शून्य के साथ जैसे कि संकेतक की लंबाई बिना उपघटन के FrFT के लिए पर्याप्त है।
  • हर एक , के लिए असतत फूरियर रूपांतरण , की गणना करें और परिणाम प्राप्त करें
  • प्रत्येक फोकल लम्बाई , के लिए एक भिन्नात्मक फूरियर रूपांतरण की की गणना करें, जहां रूपांतरण का क्रम पर निर्भर करता है और परिणाम प्राप्त करें
  • के व्युत्क्रम असतत फूरियर रूपांतरण की गणना करें
  • के सीमांत पिक्सेल निकालें ताकि प्रत्येक 2-D तस्वीर का आकार हो


प्रकाश क्षेत्र बनाने के प्रकार

प्रकाश क्षेत्र प्रकाश के लिए उन्हें परिभाषित करने के लिए कई प्रकारों के साथ एक मौलिक प्रतिनिधित्व है।

कंप्यूटर चित्रमुद्रण में, प्रकाश क्षेत्र समान्यतः या तो एक प्रतिरूप की गिनती को प्रस्तुत करके (कंप्यूटर चित्रमुद्रण) या वास्तविक दृश्य को चित्रित करके निर्मित होते हैं। किसी भी स्थिति में, एक प्रकाश क्षेत्र का निर्माण करने के लिए, दृष्टिकोणों के एक बड़े संग्रह के लिए विचार प्राप्त किए जाने चाहिए। मानकीकरण के आधार पर, यह संग्रह समान्यतः एक रेखा, वृत्त, समतल, गोले या अन्य आकार के कुछ अंश को फैलाता है, हालांकि असंरचित संग्रह संभव हैं।[11]

प्रकाश क्षेत्र छायाचित्रण प्रग्रहण करने के लिए उपकरणों में एक गतिमान हाथ से थामे रखे जाने वाला कैमरा या रोबोटिक रूप से नियंत्रित कैमरा समिलित हो सकता है,[12] कैमरों का एक चाप, कैमरों की एक सघन सरणी,[13] लाइट-फील्ड कैमरा,[14][15] सूक्ष्मदर्शी[16] या अन्य प्रकाशिकी पद्धतियाँ समिलित हो सकते है ।[17]

एक प्रकाश क्षेत्र में कितनी छवियां होनी चाहिए? सबसे बड़ा ज्ञात प्रकाश क्षेत्र (माइकलएंजेलो की डॉक्टर चैपल की मूर्ति)है,[18] इसमें 24,000 1.3-मेगापिक्सेल छवियां हैं। यह गहरे स्तर, उत्तर आवेदन पर निर्भर करता है। किसी अपारदर्शी वस्तु को पूरी तरह से प्रग्रहण करने के लिए प्रकाश क्षेत्र अनुवाद के लिए, छवियों को कम से कम आगे और पीछे से लिया जाना चाहिए। कम स्पष्ट रूप से, किसी वस्तु के लिए जो st तल के किनारे स्थित है, बारीक दूरी वाली छवियों को uv तल (ऊपर दिखाए गए दो-प्लेन मानकीकरण में) पर लिया जाना चाहिए।

एक प्रकाश क्षेत्र में छवियों की संख्या और व्यवस्था, और प्रत्येक छवि के विभेदन को एक साथ 4D प्रकाश क्षेत्र का, "प्रतिचयन" कहा जाता है।[19] अधिधारण प्रकाश और प्रतिबिंब के प्रभाव भी रोचक हैं।[20][21]


अनुप्रयोग

चयनित अनुप्रयोग:

एक अधोमुखी प्रकाश स्रोत (F-F') एक प्रकाश क्षेत्र को प्रेरित करता है जिसका विकिरण सदिश बाहर की ओर वक्र होता है। कलन का उपयोग करते हुए, गेर्शुन बिंदुओं पर गिरने वाले विकिरण की गणना कर सकता है (पी1, पी2) सतह पर।[22])

रोशनी इंजीनियरिंग- प्रकाश क्षेत्र का अध्ययन करने के लिए गेर्शुन का कारण (बंद रूप में) रोशनी के प्रतिरूप को प्राप्त करना था जो इन सतहों के ऊपर स्थित विभिन्न आकृतियों के प्रकाश स्रोतों के कारण सतहों पर देखा जाएगा।[23] रोशनी इंजीनियरिंग के लिए समर्पित प्रकाशिकी की शाखा अबिम्ब प्रकाशिकी है।[24] यह व्यापक रूप से प्रवाह रेखाओं (गेर्शुन की फ्लक्स लाइन) और सदिश प्रवाह (गेर्शुन के प्रकाश वेक्टर) की अवधारणा का उपयोग करता है। हालांकि, प्रकाश क्षेत्र (इस स्थिति में प्रकाश किरणों को परिभाषित करने वाली स्थिति और दिशाएं) समान्यतः चरण स्थान और हैमिल्टनियन प्रकाशिकी के संदर्भ में वर्णित हैं।

  • प्रकाश क्षेत्र अनुवाद- किसी दृश्य के 4D प्रकाश क्षेत्र से उपयुक्त 2D अंशअ निकालने से दृश्य के नए दृश्य देखने को मिलते हैं।[25] प्रकाश क्षेत्र अनुवाद छवि-आधारित अनुवाद का एक रूप है ।
  • कृत्रिम द्वारक छायाचित्रण - एक प्रकाश क्षेत्र में प्रतिरूपित एक उपयुक्त 4D उपवर्ग को एकीकृत करने से उस दृश्य का अनुमान लगाया जा सकता है जिसे परिमित (यानी, गैर-पिनहोल) द्वारक वाले कैमरे द्वारा प्रग्रहण किया जाएगा। इस तरह के दृश्य में क्षेत्र की परिमित गहराई होती है। इस एकीकरण को करने से पहले प्रकाश क्षेत्र को अपरुपक विभिन्न फ्रंटो-समानांतर पर ध्यान केंद्रित कर सकता है[26] [27]। प्रकाश क्षेत्र को प्रग्रहण करने वाले डिजिटल कैमरों द्वारा प्रग्रहण की गई छवियां[14]पुनः ध्यान केन्द्रित किया जा सकता है।
  • 3D डिस्प्ले-प्रौद्योगिकी का उपयोग करके एक प्रकाश क्षेत्र प्रस्तुत करना जो प्रत्येक प्रतिरूप को भौतिक स्थान में उपयुक्त किरण के लिए मेल करता है, मूल दृश्य को देखने के लिए एक ऑटोस्टेरोस्कोपी दृश्य प्रभाव पैदा करता है। ऐसा करने के लिए गैर-डिजिटल तकनीकों में अभिन्न फोटोग्राफी , आयतनमितीय डिस्प्ले और होलोग्रफ़ी समिलित हैं; डिजिटल तकनीकों में एक उच्च-विभेदन डिस्प्ले स्क्रीन पर लेंसलेट की एक सरणी रखना, या वीडियो प्रकल्प की एक सरणी का उपयोग करके लेंसलेट की एक सरणी पर काल्पनिक को प्रकल्प करना समिलित है। वीडियो कैमरों की एक सरणी समय-भिन्न प्रकाश क्षेत्र को प्रग्रहण और प्रदर्शित कर सकती है। यह अनिवार्य रूप से एक जेडडी टेलीविजन पद्धति का गठन करता है।[28]
  • मस्तिष्क इमेजिंग- तंत्रिका गतिविधि को GCAMP जैसे प्रतिवर्ती प्रतिदीप्ति मार्करों के साथ आनुवंशिक रूप से संकेतन न्यूरॉन्स द्वारा वैकल्पिक रूप से अभिलेखबद्ध किया जा सकता है जो वास्तविक समय में कैल्शियम आयन की उपस्थिति का संकेत देते हैं। चूंकि प्रकाश क्षेत्र सूक्ष्मदर्शिकी एक ही फ्रेम में पूर्ण मात्रा की जानकारी को प्रग्रहण करता है, इसलिए वीडियो फ्रैमरेट पर बड़ी मात्रा में उत्तम तरीके से वितरित व्यक्तिगत न्यूरॉन्स में तंत्रिका गतिविधि की निगरानी करना संभव है।[29] मस्तिष्क के ऊतकों में प्रकाशिकी विचलन के बाद भी और आयति छवि के पुनर्निर्माण के बिना तंत्रिका गतिविधि का मात्रात्मक माप किया जा सकता है,[30] और हजारों न्यूरॉन्स में गतिविधि की निगरानी के लिए उपयोग किया जाता है।[31]
  • सामान्यीकृत दृश्य पुनर्निर्माण (GSR) - यह कई छवियों से 3D पुनर्निर्माण की एक विधि है जो एक सामान्यीकृत प्रकाश क्षेत्र का प्रतिनिधित्व करने वाला एक दृश्य प्रतिरूप बनाता है।[32] प्रकाश क्षेत्र दृश्य में हर बिंदु के माध्यम से हर दिशा में बहने वाले प्रकाश का प्रतिनिधित्व करता है। स्थिति क्षेत्र दृश्य में हर बिंदु पर व्याप्त पदार्थ के प्रकाश संपर्क गुणों का प्रतिनिधित्व करता है। GSR तंत्रिक रेडियंस क्षेत्र (NeRFs), प्लेनॉक्सल्स और उलटा प्रकाश परिवहन का उपयोग करके किया जा सकता है,[33] [34][32]
  • स्वलिखित त्रिविमचित्र - इमेज उत्पादन और स्वलिखित त्रिविमचित्र के लिए कृत्रिम आकृति का पूर्व विरूपण प्रकाश क्षेत्र के आरंभ उदाहरणों में से एक है।[35]
  • रोशनी में घटाव- रोशनी (दृष्टि) कैमरा बॉडी के अंदर प्रकाश के कई बिखराव और लेंस प्रकिशिकि के कारण उत्पन्न होती है जो छवि के वैषम्य को कम करती है। जबकि रोशनी का विश्लेषण 2D छवि स्थल में किया गया है,[36] इसे 4D किरण-स्थल घटना के रूप में पहचानना उपयोगी है।[37] एक कैमरे के अंदर किरण-स्थल का सांख्यिकीय विश्लेषण करने से रोशनी की कलाकृतियों को वर्गीकृत करने और हटाने की अनुमति मिलती है। किरण-स्थान में, रोशनी उच्च आवृत्ति शोर के रूप में व्यवहार करती है और इसे बाहरी अस्वीकृति से कम किया जा सकता है। कैमरे के अंदर प्रकाश क्षेत्र को प्रग्रहण करके ऐसा विश्लेषण किया जा सकता है, लेकिन इसके परिणामस्वरूप स्थानिक संकल्प का नुकसान होता है। एक समान और गैर-समान किरण नमूनाकरण का उपयोग छवि संकल्प में महत्वपूर्ण समझौता किए बिना रोशनी को कम करने के लिए किया जा सकता है।[37]


यह भी देखें

टिप्पणियाँ

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  34. Yu & Fridovich-Keil, 2021
  35. Halle 1991, 1994
  36. Talvala 2007
  37. 37.0 37.1 Raskar 2008


संदर्भ

सिद्धांत

विश्लेषण

कैमरा

प्रदर्शित करता है

अभिलेखागार

अनुप्रयोग

श्रेणी: प्रकाशिकी श्रेणी:3डी कंप्यूटर ग्राफिक्स