来源：电子工程专辑


作为一名对照相机和摄影着迷的物理学家，Graham Flint将其物理技能应用在了信息显示领域。他设计的照相机应用范围很广，从冷战时代的间谍飞机到哈勃太空望远镜。


Flint利用广角10亿像素照相机捕捉圣地亚哥公园映像池美景，之后对照片进行剪裁，高清晰集中显示了位于照片左角的一对情侣。


处于半退休状态的Flint现在将全部精力投入到了10亿像素计划(Gigapxl Project)。该计划将尖端的摄影光学技术、胶片技术以及数字处理技术相结合，以生成包含空前信息量的广角风景照。Flint在近期举行的PopTech大会上详细介绍了该计划。

时光回溯到2000年。当时Flint认为，1,000万像素分辨率的数码照相机很明显会在今后几年内得到普及；另一方面，分辨率接近1亿像素的数码相机不会马上问世。“因而，我们觉得基于胶片的宽幅摄影技术暂时不会遭遇挑战。鉴于此，我们将注意力集中于超高分辨率技术在宽幅摄影领域的应用。”Flint介绍说。

Flint和其团队得出结论：按照目前最大的胶卷尺寸(9×18英寸)，他们预计可能达到相当于10亿像素的分辨率。虽然近期获得的进步已经将该数值提升到接近40亿像素，但该计划仍沿用了10亿像素(Gigapxl)这个说法。

Flint解释，为了传递100万像素影像所包含的信息，照片尺寸至少要达到8平方英寸。而一张10亿像素的照片，其最小尺寸则要达到50平方英尺。因而，对于一个40亿像素的照片而言，打印面积必须达到10×20英尺。与此同时，当近距离观看时，影像的清晰程度应该可以同300万像素照相机所拍的4×6英寸的相片相媲美。

“一张10亿像素照片包含的信息量，相当于利用一对6倍双筒望远镜所看到的真实世界的场景。如果观赏者欣赏的是10亿像素的影像，那么观看40亿像素的时候就要将动力加倍。”Flint说。

除了处理与镜头、格式和胶片相关的问题外，Flint和其团队还必须寻找方法，将胶片信息转换成可打印的照片以便向观赏者传递最大的信息量。接触晒印法是不可取的，因为一个接触显影对细节的把握远远超过了人类裸眼的敏感度。即便是最好的放大镜头，也无法提供与原有底片无对比度损失的10亿像素范围的影像。该团队得出结论，超高像素必须将高分辨率的数字扫描连同某种形式的数字打印一同使用。

该团队在对影像进行拍摄时采用了四步骤工序，将一个远场景信息转换成一个数字DVD文件。这四步工序包括：穿越大气层传输、借助镜头成像、将图像记录在胶片上、以及通过扫描仪将图像数字化。

源于侦察照相机的设计

10亿像素照相机的设计基于较早期的9×18英寸军用侦察照相机。该款相机的机身连同与相机配套的胶片暗盒(装好胶卷)大约共重72镑。加上必要的重型三脚架和20英寸的辐条轮，总重量增加到115.5镑。“除了徒步穿越陡坡，否则携带这套装置所花的气力决不会大于拖动一个高尔夫球棒车。”Flint说。

这种相机拍摄的图像比一般相机清晰很多倍。Flint解释说，在真实世界里，当一个人朝一个物体移动时，视觉影像保持清晰，而且人会越来越清楚的看到物体的细节。“例如，当我们朝一棵苹果树走去时，在远处我们看到的是它的整体形态和颜色；或许我们可以利用这些信息来辨别它是一棵水果树。随着距离的接近，我们首先注意的是苹果树的存在，其次是它果实的形状。到了这时，我们就知道它是一棵苹果树。再走近些，我们会看到苹果纹理的色彩；或许此时，我们已经具备足够的信息去猜测苹果的品种。”Flint解释。他接着补充道，当一个人向一个物体走进时，理所当然会出现这种信息的累积。

“然而，当我们接近一张大幅照片时，并不会发生类似的情况。其原因在于，普通照片仅需提供在‘正常’观看距离下符合一般清晰度的分辨率。因而，当我们靠近一张大幅的普通照片时，那种由距离产生的真实感就会弱化，而不是增强。”Flint表示。

但是10亿像素的照片对观赏者而言，即使在非常近的距离也仍然十分清晰：一个精心选择尺度的照片可以在任意观赏距离提供无以伦比的清晰度。Flint认为，一个理想的10亿像素照片是最大可能的放大率与近距离完美清晰度的融合体。

Flint所举的例子指出了普通照片和10亿像素照片之间的不同。“如果不借助放大镜的话，我们从固定位置观看到的真实世界就如同一张普通的照片，”Flint说，“而10亿像素照片所反映的真实世界影像，则是观赏者利用双筒望远镜所欣赏到的场景。”

所有的照片都使用了柯达公司的专业数字III彩色相纸。Flint介绍，柯达公司已经同意，只要他需要，就会为其计划继续生产这种珍惜的胶片。

Flint的合作伙伴Catherine Ayes在使用Adobe Photoshop和超高分辨率图像所需的喷墨彩打领域有丰富的经验。在Adobe软件工程师指导下，10亿像素的多GB文件被用于测试最新版的Photoshop，以便处理不断增加的胶片尺寸。

该团队的终极目标是通过搜集大量超高分辨率图片来描绘美国和加拿大的风景。该计划已经走过了五个年头，团队的足迹遍布美国51个州和加拿大的一些省份。在2004-2005年间，该团队成员在246天内行程50,000多英里。目前，团队已经拍摄了589处景点，而许多景点都采用多次全景拍摄。迄今为止，观赏者可以在www.gigapxl.com上欣赏经过整理的1200张左右照片中的一部分。

作者：莫浩夫