plénoptique

Une caméra ou un capteur plénoptique capture le champ lumineux complet d'une scène, ce qui signifie qu'il enregistre non seulement l'intensité et la couleur de la lumière à chaque pixel, mais aussi la direction d'où provient cette lumière. Cela diffère d'une caméra conventionnelle, qui intègre tous les rayons lumineux frappant un point donné sur le capteur en une seule valeur. Le nom vient du grec plenum (plein) et optic (lumière).

Le terme trouve son origine dans les travaux du physicien Donald Gershun dans les années 1930, qui l'a utilisé pour décrire une description complète de la lumière dans l'espace tridimensionnel. En imagerie pratique, une caméra plénoptique utilise un réseau de minuscules lentilles (un réseau de microlentilles) positionné au-dessus du capteur d'image. Chaque microlentille focalise la lumière sur une petite région de pixels en dessous, capturant efficacement les informations angulaires sur les rayons lumineux entrants.

Les applications principales résident dans l'imagerie computationnelle et la flexibilité de post-traitement. Étant donné que les données directionnelles sont enregistrées, une image plénoptique permet une refocalisation après la capture, déplaçant le plan focal sans prendre une autre photographie. Elle permet également le décalage de perspective, l'estimation de profondeur et la reconstruction 3D à partir d'une seule exposition. Des caméras plénoptiques professionnelles et de recherche existent, bien qu'elles restent coûteuses et nécessitent des ressources de calcul substantielles pour traiter les données brutes.

Le compromis est la résolution spatiale et angulaire. Le réseau de microlentilles divise le capteur en régions, réduisant le nombre effectif de pixels pour les détails spatiaux. Un capteur avec 100 millions de pixels bruts pourrait ne produire que 10 à 20 millions d'échantillons directionnels. Le traitement des données plénoptiques brutes exige également une puissance de calcul importante, et les fichiers résultants sont volumineux. Ces contraintes confinent l'imagerie plénoptique à des domaines spécialisés : la métrologie scientifique, la recherche sur les affichages volumétriques et la vision par ordinateur avancée.

Les termes connexes incluent le champ lumineux, qui est synonyme dans la plupart des contextes, et l'imagerie intégrale, une technique plus ancienne qui obtient des résultats similaires grâce à des arrangements optiques différents. L'approche plénoptique se situe à l'intersection de l'ingénierie optique et de la photographie computationnelle, nécessitant une expertise à la fois dans la conception matérielle et le post-traitement logiciel.