РОЖДЕНИЕ ИЗОБРАЖЕНИЯ

В начале 1990-х годов появились новые автомобильные журналы, и я познакомился с автожурналистами, много для них снимал. Случались заказы от представительств и ведущих автосалонов, которые тогда были распространены, едва ли не как газетные киоски. Выигрывал я, в числе прочего, за счет качества цвета, точно подбирая фотоплёнку под задачу. Например, для алого автомобиля - Kodak, всегда более тёплую по картинке; для синего-зелёного - самую простую пленку Fujifilm; а для серо-cеребристых Audi - обязательно Agfa. Потому что статьи специалистов Agfa в германском журнале FotoMagazin и американском Popular Photography читал всегда...

От пленки к цифре

В 1995 году в интервью о перспективах развития цифрового рынка специалист Agfa ответил следующее: «Невозможно сравнивать современные 2-6-мегапиксельные матрицы с построчным переносом с кадром плёнки, который за тысячную долю секунды захватывает изображение в 18 Мпикс. с идеальной цветопередачей». И никакая пыль, как в случае использования сенсора в камере со сменной оптикой, на плёнку не влияет. И каждый следующий кадр является новым. Да, таковы были важнейшие преимущества.

Плёнки лучших компаний-производителей были рассчитаны на различные цветовые задачи: от примитивных по цвету, но ярких, любительских до профессиональных, передающих тончайшие оттенки. Про-эмульсии к концу 1990-х годов состояли из 3-4 чувствительных слоёв, в которых были распределены серебросодержащие молекулярные агрегаты, чувствительные к различной длине световой волны. По прошествии 20 лет мы можем говорить об эмульсионных носителях с 15 слоями!

Плёнка остаётся высоко ценимым инструментом профессиональных фотохудожников, но в любительской и коммерческой скоростной фотографии победила цифра. Главное в нынешнем цифровом фотоаппарате - сенсор. Если плёнку можно выбрать «под задачу» - с определённой зернистостью, цветопередачей и проработкой переходов серого, то сенсор покупается в цифровике раз и на... 3-7 лет. Это плёночная камера живёт долго. Есть 80-летние аппараты, используемые и сегодня с удовольствием. А 50-летние не хочется из рук выпускать...

Сенсор - не поменяешь, к его характеристикам и особенностям придётся «прикипеть». Цифровая камера рассчитана на 5-7 лет. И у любителя, и у профессионала она может трудиться 10 лет, а может рассыпаться через месяц. Как правило, через 2-3 года цифровая камера станет «немодной»; через 3-4 года действительно устареет; а через 5 лет будет не более чем историческим артефактом. Потому как скорость падения цены при вторичной продаже после года пользования весьма высока.

Каковы основные типы современных фотосенсоров?

ПЗС/CCD

ПЗС - система накопления заряда. Фотон света, попадающий в полупроводниковый прибор, поглощается зоной кремниевой подложки р-типа, в которой имеется дефицит электронов. Накопление электронов при воздействии света это и есть фотоэффект. «Накопительные ямы» связаны между собой, и заряд перетекает от одного к другому линейно и далее к считывающему регистровому ПЗС, который служит накопителем сигнала (помните, ПЗС изначально это элемент памяти?). Процессом подачи электро-потенциалов на ячейки сенсора управляет микросхема с тактовым генератором, он же контролирует считывание сигнала с регистров. Этот аналоговый сигнал попадает в усилитель и декодируется в аналогово-цифровом преобразователе. Мы получили чёрно-белое изображение.     

Такой высокочувствительный сенсор нуждается в механическом затворе - считывание производится только после прекращения накопления заряда ячейками-пикселами. Интервал между срабатываниями затвора будет зависеть от скорости считывания. Энергопотребление весьма высоко, при работе выделяется много тепла, паразитно влияющего на сохранение и перенос заряда.

Первые сенсоры были весьма просты, их принцип ещё в 1908 году описал шотландский учёный Арчибальд Свинтон, придумавший электронно-лучевую трубку. В 1969 году Уиллард Бойл и Джордж Смит из компании AT&T Bell Laboratories сформулировали идею технического задания по созданию ПЗС, и уже в 1972 году Texas Instruments запатентовало устройство записи изображений с ПЗС-сенсора на магнитную ленту. Собственно, лаборатории работали над созданием устройства памяти для видеотелефонии, но уже в 1970 году они делали фотосъёмку с помощью линейного ПЗС-сканирования: фотоэлектрический эффект оказался важнее эффекта накопления заряда.

В 1973 компания Fairchild начала выпуск ПЗС-матриц с картинкой 100х100 пикс. В 1975 году Стив Сассон из компании Kodak создал на такой матрице первый цифровой фотоаппарат. Запись изображения шла в течение 23 с, в полтора раза дольше информация сохранялась на 8-мм видеокассете. Масса камеры достигала 3,6 кг. В 1976 году на производстве компании Procter&Gamble работала первая коммерческая камера Fairchild MV-1. И только в 1978 году было впервые запатентовано устройство цифровой фотокамеры.     

О роли компании Sony в развитии ПЗС-технологий

Огромный вклад в развитие рынка цифровых видео- и фотокамер внёс президент корпорации Sony America Кадзуо Ивама/Kazuo Iwama. Его коммерческое чутьё подвигло Sony вложить в производство ПЗС огромные средства и наладить массовое производство видеокамер. После его смерти в 1982 году ПЗС-микросхема была вмонтирована в надгробную плиту.

В 1980 году компания Sony представила первую цветную ПЗС-видеокамеру XC-1. В 1981 г. Sony объявила о начале производства Sony Mavica (Ma-vi-ca - магнитная видеокамера — прим. ред.), записывавшая NTSC-видео с разрешением 570×490 пикс. на 2-дюймовый флоппи-диск Mavipak/Video Floppy VF-50, где помещалось 50 фотографий. В 1982 году Mavica превратилась в прототип, как две капли воды напоминающий современные модели Sony A7, со сменной оптикой и адаптером под объективы Nikon Ai. Идея камеры обогнала развитие цифровой фотографии на 35 лет!.. 

На Олимпийских играх 1984 года в Лос-Анджелесе компания Canon показала устройство Still Video System D413, позже превратившееся в первый цифровой фотоаппарат Canon RC-701 (1986). В 1990 году компания Kodak разработала первый цифровой встраиваемый модуль DCS Digital Film Back с внешним сохранением информации для профессионального Nikon F3HP, получив камеру Kodak DSC-DC3/DM3 в 5 кг весом с разрешением 1,3 Мпикс. сенсором Kodak M3. Калифорнийская Dycam в это же время выпустила первую действительно компактную ч/б цифровую камеру Dycam Model 1, продававшуюся как Logitech FotoMan FM-1. В 1995 году компания Sony выпускает первый массовый аппарат Sony Cyber-shot DSC-F1 (1/3" CCD; 0,3 Мпикс.; 640x480) с ЖК-дисплеем и поворотным модулем объектива. Кстати, схема дожила до 2010 года в модели Sony Bloggie MHS-PM5.

В 2009 г. Уиллард Бойл и Джордж Смит получили Нобелевскую премию по физике за создание ПЗС.

Продолжение материала (часть 2) читайте здесь.