La prossima generazione di fotocamere potrebbe vedere oltre i muri

La tecnologia della fotocamera delle ultime generazioni di smartphone potrebbe riconoscere il nostro viso e fare video slow-motion in ultra-alta definizione. Ma queste imprese tecnologiche sono solo l’inizio di una rivoluzione più ampia che è attualmente in corso.

La più recente ricerca riguardanti le fotocamere si sta spostando dall’aumentare il numero di megapixel verso la fusione dei dati con l’elaborazione computazionale. Con ciò non intendiamo lo stile di elaborazione di Photoshop – in cui effetti e filtri vengono aggiunti a un’immagine – ma piuttosto un approccio radicalmente nuovo in cui i dati in ingresso potrebbero non essere affatto simili a un’immagine. Diventa un’immagine, infatti, solo dopo una serie di passaggi computazionali che spesso coinvolgono matematica complessa e modellano il modo in cui la luce viaggia attraverso la scena o la fotocamera.

Questo ulteriore livello di elaborazione computazionale ci libera magicamente dalle catene delle tecniche di imaging convenzionali. Un giorno potremmo anche non aver più bisogno di fotocamere nel senso convenzionale. Invece, useremo rilevatori di luce che, solo pochi anni fa, non avremmo mai considerato alcun utilizzo per l’imaging. E saranno in grado di fare cose incredibili, come vedere attraverso la nebbia, dentro il corpo umano e persino dietro i muri.

Fotocamere a singolo pixel 

Un esempio estremo è la fotocamera a pixel singolo, che si basa su un principio magnificamente semplice. Le fotocamere tipiche utilizzano molti pixel (minuscoli elementi di sensore) per catturare una scena che è probabilmente illuminata da un’unica fonte di luce. Ma puoi anche fare le cose al contrario, catturando le informazioni da molte fonti di luce con un singolo pixel.

Per fare questo è necessaria una fonte di luce controllata, ad esempio un semplice proiettore di dati che illumina la scena un punto alla volta o con una serie di modelli diversi. Per ogni punto o motivo di illuminazione, quindi misura la quantità di luce riflessa e aggiunge tutto insieme per creare l’immagine finale.

Chiaramente lo svantaggio di scattare una foto in questo modo è che devi inviare molti punti o pattern di illuminazione per produrre un’immagine (che richiederebbe solo un’istantanea con una normale fotocamera). Ma questa forma di imaging permetterebbe di creare fotocamere altrimenti impossibili, ad esempio che funzionano a lunghezze d’onda della luce oltre lo spettro visibile, dove i buoni rivelatori non possono essere trasformati in fotocamere.