Lichtfeld

Lichtfeld bezeichnet in der Optik die Verteilung des Lichts in Raum und Richtung. Am Ort P und in der Richtung ω beschreibt die Radiance, wie viel Licht in dieser Richtung durch den Ort geht. In vielen Darstellungen wird das Lichtfeld durch eine vierdimensionale Funktion L(x, y, u, v) beschrieben, wobei (x, y) die Position auf einer Referenzebene und (u, v) die Orientierung der Lichtstrahlen festlegen. Die vollständige plenoptische Funktion umfasst zusätzlich spektrale oder zeitliche Variationen; in der Praxis wird oft eine 4D-Lichtfelddarstellung verwendet, um die Grundidee zu erfassen.

Historisch geht das Konzept der Lichtverteilung auf Gershun zurück (1936), der Radiance als Grundgröße der Lichtübertragung einführte. Der Begriff Lichtfeld bzw. plenoptische Funktion wurde später weiterentwickelt, insbesondere durch Adelson und Bergen (1991) im Kontext der Plenoptik. Die praktische Erfassung eines Lichtfelds wurde in den 2000er Jahren durch Kameras mit Mikro-Linsengensystemen bekannt, die angular information der Strahlen gleichzeitig aufnehmen. Dadurch lassen sich nachträglich Fokus und Blickwinkel ändern oder Tiefeninformationen gewinnen.

Anwendungen umfassen postfokus-Fotografie, View-Synthesis und 3D-Rekonstruktion, aber auch Beleuchtungs- und Renderingszenarien in Virtual- und Augmented-Reality. Typische Einschränkungen sind der Kompromiss zwischen räumlicher und angularer Auflösung sowie der hohe Speicherbedarf der aufgenommenen Daten, was eine effiziente Verarbeitung erforderlich macht.

Siehe auch: Radiometrie, Radiance, plenoptische Funktion, Lichtfeldkamera, Lichtfeldrendering.