Курс лекцій з цифрової фотографії

З історії цифрової фотографії.

Цифрова фотографія - синтетична дисципліна, яку в однаковій мірі можна вважати як різновидом фотографічного мистецтва, так і одним з видів периферійних комп'ютерних технологій. В порівнянні з традиційною фотографією її цифрове дитя дуже молодо - точкою відліку історії цифрової фотографії, мабуть, можна рахувати 1969 р. - рік винаходу альтернативи хімічної фотоплівки. Такою альтернативою став створений в Bell Labs новий тип напівпровідникових пристроїв, що отримав назву CCD (Charge Coupled Device - прилад із зарядним зв'язком, ПЗС) і призначений для реєстрації зображень в цифровій формі. Сьогодні ПЗС широко застосовуються в найрізноманітніших пристроях: сканерах, апаратах факсиміле, цифрових фото- і відеокамерах і навіть телескопах, звернених до самих видалених галактик.

Безумовно, успіхи в області професійної цифрової фототехніки швидко екстраполюються і на споживацькі пристрої, які стають все більш могутніми, зручними і дешевими. Прототип споживацької цифрової фотокамери - перший Mavica з цифровим захопленням зображень, але аналоговим методом їх запису - був випущений компанією Sony в 1981 р., коли масовий ринок не був ще зовсім готовий до ухвалення нової технології. До виходу першої споживацької камери Apple QuickTake 100, що мала дозвіл VGA (640 x 480), пройшло 13 років. Але потім нові пристрої посипалися як з рогу достатку. Переломним в історії цифрової фотографії можна рахувати 95-й рік, коли з'явилися перші споживацькі фотоапарати (Apple QuickTake 150, Kodak DC40, Casio QV100) з дозволом 640х480. Потім почалася гонка за зниження ціни і наближенні якості цифрової фотографії до якості плівки. В 1995 р. з'явилися VGA-камери Apple QuickTake 150 і Kodak DC40 ціною близько 1000 долл., а в кінці того ж року вийшла перша дійсно успішна модель - Casio QV100. В 1996 р. на ринок прийшла компанія Olympus, ознаменувавши свою появу не тільки цікавими моделями з високим дозволом, але і концепцією комплексного підходу до цифрового фото, заснованої на створенні локальної призначеної для користувача інфраструктури: камера + принтер + сканер + персональне сховище фотоінформації. Швидкий розвиток Інтернету привів декілька компаній, таких, як Kodak, Fuji і Sony, до розуміння необхідності внести істотні зміни в цю концепцію, перетворити призначену для користувача інфраструктуру з локальної в справді глобальну, але про це трохи пізніше.

На виставці Photokina-98, раз в два роки збираючої в Кельне всіх лідерів бурхливо обговорювалися найближчі перспективи ринку цифрових камер. Більшість експертів схилялася до того, що якісний перелом наступить, коли стануть широко доступні камери з роздільною здатністю понад 2 млн. піксел, а ціна недавно що вийшли на ринок мегапіксельних апаратів впаде до рівня 500 долл. Пройшов рівно рік, і що ми бачимо? В 1999 р. у продажу з'явилося як мінімум два десятки моделей з роздільною здатністю 2,1-2,3 млн. піксел, а рекомендована для США ціна найдешевшої з них виявилася на превеликий подив низькою - всього 400 долл.

Для таких гігантів традиційної оптики і фототехніки як Olympus і що послідували за ними Fujifilm, Canon і Nikon перехід до цифрових технологій був логічним кроком. У американських же фірм відношення з цифровою фотографією склалися м'яко кажучи складні. Ще в 90-х роках Kodak заявила про те, що майбутнє за цифровою фотографією, проте її зусилля по наближенню світлого майбутнього виявилися суперечливими, багато в чому завдяки її домінуванню на ринку традиційної фотографії, особливо американському. У результаті до 2000-го року бізнес цифрової фотографії став для неї збитковим, Kodak не витримувала натиск японських фірм. Зараз фірма бореться за відновлення лідируючих позицій. Поки їй це вдається тільки на американському ринку. Цікаво, що зусилля Kodak по «дигітализації», зроблені в окремо взятій Росії в точності відображають всю суперечність патріарха масової фотографії. Ще більше постраждала інша американська компанія - Polaroid. Вона фактично прозівала прихід «цифри» і ще два роки тому опинилася у фінансовій прірві, з якої вибирається і до цього дня. Вихід з свого положення американські компанії до речі зараз бачать швидше в створенні і ліцензуванні технологій, ніж в безрезультатній боротьбі з «азіатами», що заповнюють ринок недорогими і досконалими моделями.

З певного моменту, а саме з 1999 року всі крупні виробники приклали такі великі і майже рівні умови по захопленню ринку цифрового фото, що дотепер його розподіл залишається украй нестабільним. Практично кожна з крупних фірм заявляє про намір захопити 20-25% ринку, а таких більше десятка (причому чим пізніше компанія приходить на цей ринок - тим радикальніше її заяви). На сьогодні з одного боку немає явного лідера (хоча по деяких дослідженнях відривши Sony принаймні на американському ринку достатньо великий), з другого боку не виключена як поява нових гравців, так і виліт вчорашніх лідерів. Наприклад в 2000-у році НР всього за півроку з випуском 2-мегапікселной моделі PhotoSmart 315 за 300 доларів зуміла вийти з 7-го місця на 4-е, сьогодні на американському ринку вона вже займає 2-у позицію.

Другий перелом відбувся в 2001 році, коли практично всі відомі виробники запропонували відносно недорогі камери з роздільною здатністю більше 2 мегапікселей. Приблизно такий дозвіл робить цифрову фотографію принаймні не гіршою за якістю, ніж плівкова. Цікаво, що головними виробниками і законодавцями техномоди є японські фірми (серйозних «не-японців» в світі цифрового фото по суті три: Kodak, HP і Samsung), а основним ринком збуту є США. Японські фірми, що утримують більше 70% ринку, активно переносять виробництво камер і комплектуючих до Китаю і країн Південно-східної Азії з тим, щоб понизити вартість пристроїв. Щорічно вартість цифрових фотоапаратів (одного рівня) зменшується на 30-35%, ціна носіїв в перерахунку на один мегабайт зменшується ще швидше.

Теорія цифрової фотографії

Якщо говорити про технічну сторону справи, то, безумовно, головна характеристика цифрової камери - її роздільною здатністю, що виміряється числом елементів зображення (пікселів) і визначуване можливостями напівпровідникового світлочутливого елемента. В 2003 р. споживацькі камери вийшли на рівень дозволу понад 5 млн. пікселів. Багато це або мало? Як подивитися. Для порівняння: роздільна здатність людського ока складає порядка 120 млн. піксел, а традиційні 35-мм слайди, за різними оцінками, містять від 5 до 20 млн. елементів зображення.

Принцип дії матриці з світлочутливих елементів полягає у виникненні електричного струму в кожному з них у відповідь на падаючий промінь світла. Цей аналоговий сигнал посилюється, перетвориться в цифровій і запам'ятовується. Сам по собі сенсор реагує лише на яскравість світла, але не на його колірний тон. Тому виробникам камер доводиться застосовувати червоний, зелений і синій світлофільтри, щоб одержувати кольорові знімки. Власне двовимірне зображення формується шляхом послідовного сканування рядів елементів матриці.

Якість кінцевого зображення залежить не тільки від роздільною здатністю апарату, але і від ряду інших його можливостей. Так, важливий, наскільки точно здійснюється фокусування, обчислюється експозиція і наскільки добрі оптичні характеристики об'єктиву. Переважні інфрачервоний автофокус, скляні асферичні лінзи з трьох-чотирьохкратним трансфокатором і система визначення експозиції "через лінзи" (TTL).

Перспективи Цифри

Виробники як і раніше продовжують удосконалювати цифрові камери. Напрямів вдосконалення тут достатньо багато: це і чисто технічні (роздільна здатність, чутливість, швидкість запису знімка, об'єм пам'яті, характеристики оптики), і функціональні. В моделі вбудовуються функції цифрових плеєрів і диктофонів, можливість запису відеозображень. Особливу увагу надається плавному переходу на цифру професійних і просунутих фотографів: для них випускаються моделі із змінними об'єктивами і підтримуються лінійки дзеркальних фотоапаратів. Для невимогливої публіки випускаються елегантні мильниці, які швидше вже нагадують портсигари (наприклад, лінійки Casio Exilim або Samsung SCD).

У 2001 році за даними PMA серед проданих фотоапаратів 36% склали цифрові моделі (в грошовому виразі ця частка ще більше). Лідерами ринку цифрової фотографії є Sony, Olympus і HP (по убуванню), на частку яких доводиться більше половини ринку. Впритул до них примикають Canon, Kodak і Nikon. Ринок щорічно росте на 25-35% (хоча в 1999-2000 році це зростання складало від 100 до 300%).

Говорити про переваги цифрової фотографії перед плівковою сьогодні вже безглуздо. Революція відбулася на наших очах. Питання тільки в тому, скільки часу знадобиться, щоб витіснити плівкову фотографію як у світовому масштабі, так і в Україні. Так чи варто переходити на «цифру»? Часткова відповідь на це питання в наступному параграфі.

Цифра або плівка?

Початківці та досвідчені фотографи останнім часом встають перед вибором. Чим знімати? Що купити цифровий апарат або плівковий? Схоже питання задавали собі художники і дизайнери коли з'явилися комп'ютери: продовжувати малювати руками від і до, займатися аплікацією або все ж переходити на нові технології? Молодята і прогресивні відразу вирішили на користь другого, причому ескізи і нариси все одно роблять руками. Інші ж, які злякалися комп'ютерів, так і залишилися "на місці"...

Вибір очевидний, (якщо врахувати, що можна обійтися без комп'ютера, відразу віддрукувавши фото з камери), тим більше що ціни на напівпрофесійну цифрову техніку опустилися до 600$. А консервативно набудовані фахівці, яких вже не так багато, хай говорять про низьку якість, про погану глибину кольору, про ..

Ми ж пройдемося по плюсах цифрового фотографування:

0 - Відсутність плівки. Сучасних карт пам'яті вистачає на 3000 знімків (10х15) або до 300 (30х40см)! А поганий кадр можна завжди усунути і знімати ще і ще.

1 - Швидкість. Миттєво одержуємо зображення, особливо в студії, якщо камера приєднана до комп'ютера.

2 - Якість. Якість цифрової фотографії набагато вище, ніж аналогової. Особливо якщо порівнювати з фотографією, яку отримали зі сканера.

3 - Екологічність. Відсутність відходів плівки, хімрастворів.

4 - Творчість. Тепер можна експериментувати із зображенням одразу після зйомки. Необмежені можливості комп'ютерної обробки зображення привертають художників, фотографів, як професіоналів, так і аматорів.

5 - Зберігання. Відсутність втрат в якості при тривалому зберіганні і копіюванні. Цифрове зберігання безсмертно на відміну від плівки або паперу.

6 - Легкість тиражування.

7 - Друк. Друкуємо найвдаліші кадри, а не всю плівку. Тим більше що вартість друку фотографії 10х15 опустилася до однієї гривні.