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STORIA DELLA TECNOLOGIA, DELLA TECNOLOGIA, DEGLI OGGETTI INTORNO A NOI
Camera digitale. Storia dell'invenzione e della produzione
Elenco / La storia della tecnologia, della tecnologia, degli oggetti che ci circondano Nel 1989, la fabbrica Svema ha prodotto l'ultimo lotto di pellicola amatoriale da 8 mm, cinque anni fa l'ultimo laboratorio per lo sviluppo di questa pellicola è stato chiuso e poco dopo tutti i prodotti chimici necessari sono scomparsi dalla vendita ... Così, davanti ai nostri occhi, l'era delle riprese casalinghe è finita ed è arrivata l'era del video amatoriale. Sembra che la stessa sorte attenda presto la tua foto preferita. I recenti progressi nella creazione di fotocamere digitali elettroniche di alta qualità e già non molto costose lo convincono. Arrivando all'incontro annuale dei compagni di classe che si sono riuniti da tutto il paese, puoi ottenere una fotocamera digitale che sembra una normale fotocamera e scattare da due a tre dozzine di foto. Tuttavia, avendo dei dubbi sulla composizione di una foto di gruppo, puoi decidere rapidamente se riprendere questa scena. Per fare ciò, basta guardare la cornice del display a cristalli liquidi integrato nella parete posteriore della fotocamera. E quando torni a casa, puoi rimuovere il disco di memoria delle dimensioni di una carta di credito dalla fotocamera e inserirlo nel tuo laptop portatile per controllare la qualità delle immagini a schermo intero ea colori. Puoi anche modificare le tue foto qui. Alleggerisci alcuni, aggiungi toni caldi ad altri e cambia la scala per altri. Per questo viene utilizzato un programma di elaborazione grafica. Se lo desideri, puoi inviare immediatamente una foto a qualsiasi ex compagno di classe ... Quanto sopra non è più fantasia. Di conseguenza, al fotografo rimangono le vecchie abilità, forse solo manipolazioni con l'obiettivo e pressione dell'otturatore. E come potrebbe essere altrimenti, se stiamo parlando di cambiare l'essenza stessa dell'informazione della fotografia: il passaggio dai processi analogici di acquisizione ed elaborazione delle immagini a quelli digitali?
A proposito, fino a poco tempo una tale transizione non sembrava inevitabile anche quando la "fotochimica" è stata sostituita dall'elettronica. Fino a tempi molto recenti, molte aziende consideravano anche la registrazione video magnetica in un formato televisivo, cioè un processo analogico, una vera e propria base tecnica per la fotografia elettronica. E non hanno solo contato, ma hanno rilasciato dispositivi completamente funzionanti su questa base. Il percorso verso la moderna fotocamera digitale è stata una salita ostinata lungo un sentiero a volte piuttosto roccioso. I primi erano dispositivi con formazione di immagini su matrice CCD e successiva registrazione analogica su nastro magnetico, come le videocamere. Le fotografie risultanti sono state quindi copiate su uno speciale dischetto video. I dispositivi che creano e memorizzano un'immagine in un formato digitale "puramente computer" sono stati creati all'inizio degli anni '1990. Hanno usato gli stessi elementi dei computer come "lap-top" e un laptop. Realizzate sotto forma di piastre rettangolari delle dimensioni di una carta di credito, con connettori all'estremità, vengono inserite in apposite porte di computer specificati. Oltre a blocchi di memoria aggiuntivi, possono trattarsi, ad esempio, di dispositivi come modem fax, disco rigido, scheda audio. Il costante calo del costo degli elementi e dei dispositivi di memoria digitale con l'aumento della loro capacità specifica, la riduzione del costo dei compact disc, il rapido progresso dei metodi di elaborazione e compressione dei file video, ecc. - tutto ciò ha finalmente reso il dispositivo digitale "di base" in quest'area: un computer e non un videoregistratore e non una TV. La vera svolta nella fotografia digitale si è verificata nell'agosto 1997, quando Fuijtsu Microelectronics - Fujitsu e Sierra Imaging - Sierra hanno firmato un accordo per lo sviluppo congiunto nel campo della produzione di circuiti di imaging digitale. In base a questo accordo, Fujitsu ha fornito la sua famiglia di processori PISC e Sierra si è offerta di sviluppare l'intera "piping" - il chipset - la "scheda madre", ovvero di combinare tutti i controller necessari, nonché gli strumenti di sviluppo e fornire il suo software (Esperto di immagine). Sierra si è inoltre assunta la responsabilità di commercializzare, distribuire e supportare questa soluzione tecnica. L'accordo congiunto ha portato alla creazione di un pacchetto hardware e software completo per la progettazione e realizzazione di fotocamere digitali. Di conseguenza, il mercato delle fotocamere digitali raddoppiava ogni anno e alla fine del secolo superava i dieci milioni di dispositivi all'anno. A quel tempo, solo Sierra offriva ai clienti un'unica soluzione con tutti i componenti elettronici necessari per la creazione di fotocamere digitali e continua a essere leader in questo settore fino ad oggi. D'ora in poi, non c'è dubbio che la popolarità delle fotocamere digitali crescerà come una valanga. Allo stesso modo come ai suoi tempi, negli anni '1880 dell'Ottocento, dopo il passaggio dalle costose e scomode lastre fotografiche in vetro alle pellicole fotografiche leggere ed economiche, la fotografia tradizionale iniziò a conquistare rapidamente le masse. Oggi, la fotocamera digitale non è solo l'equivalente digitale di una fotocamera a pellicola. Può eseguire altre funzioni che non ti aspetteresti nemmeno da una fotocamera a pellicola. Una fotocamera digitale è in realtà più simile a un raccoglitore multimediale o un supporto di archiviazione multimediale. Puoi portarlo con te per scattare foto, registrare suoni, oggetti in movimento e persino pensieri. "Dai un'occhiata più da vicino a una fotocamera digitale e, ancora meglio, aprila e guarda cosa c'è al suo interno", consiglia Oleg Tatarnikov nel suo articolo su Computer Press, "e vedrai che non è più una fotocamera di quanto lo sia un computer una macchina da scrivere. Anche il potenziale fotografico nascosto da una banale "scatola di sapone" digitale può superare significativamente le capacità di fotocamere a pellicola serie. Giudicate voi stessi: le dimensioni anche di un fotogramma di piccolo formato su una pellicola 24x36 mm supera significativamente le dimensioni delle matrici CCD , e maggiore è la dimensione dell'immagine, più difficile è sviluppare un obiettivo non distorsivo con un'apertura sufficiente. Ad esempio, la maggior parte dei CCD per fotocamere digitali amatoriali ha una diagonale di 1/3 di pollice, o 8,5 millimetri. Pertanto, " normale" (cioè equivalente a un obiettivo da 50 mm su fotocamere a pellicola da 35 mm) per tale matrice sarà un obiettivo con una lunghezza focale di soli 9 millimetri. Affinché tale obiettivo abbia un'apertura relativa,ad esempio F/2, il diametro dell'obiettivo dovrebbe essere rispettivamente pari a 4,5 millimetri, e per una fotocamera da 35 mm - 25 millimetri. Pertanto, ad esempio, per implementare una differenza significativa di lunghezza focale per una fotocamera convenzionale da 35 mm, è necessario realizzare un complesso sistema ottico con obiettivi grandi e costosi e per fotocamere digitali è possibile utilizzare un obiettivo "standard" con un diametro di 2-4 centimetri e ottieni fino a 20x Zoom. Senti la differenza? E quando scatti macro su una piccola matrice con lo stesso obiettivo, puoi ottenere una profondità di campo irraggiungibile per la fotografia su pellicola. Tuttavia, oltre a tutto questo, le fotocamere digitali hanno una serie di altre caratteristiche più tipiche dei computer che delle fotocamere. Oltre al sistema ottico, una fotocamera digitale dispone di un processore di controllo sufficientemente potente per eseguire, tra le altre cose, complesse analisi dell'esposizione e decidere una modalità di scatto in una minuscola frazione di secondo, dopodiché l'immagine risultante viene elaborata. Il bus dati veloce consente di ridurre rapidamente il tempo necessario per essere pronti a ricevere il frame successivo. E in questo senso le fotocamere digitali hanno già raggiunto, ad esempio, le videocamere e continuano a "fondersi" con esse. Le fotocamere digitali hanno la RAM: "saldata", come nei vecchi computer, o più progressiva, esterna, su schede flash rimovibili. Il loro accessorio integrale è un disco rigido o un dispositivo ATA standard e talvolta anche un'unità floppy o un'unità SCSI. La fotocamera digitale consente di creare i propri programmi per la ripresa e l'elaborazione delle immagini. Una "scheda audio", un microfono o un altoparlante consente di registrare commenti vocali durante le riprese, che possono essere ascoltati successivamente durante la riproduzione. Anche la fotocamera non è priva di dispositivi di comunicazione: un'interfaccia esterna tramite bus veloci USB, FireWire o SCSI, insieme a porte seriali (RS-232) e parallele (per la stampa diretta su stampanti) che sono già diventate comuni e obsolete. Alcune moderne fotocamere dispongono anche di una porta a infrarossi o addirittura di un'interfaccia di rete. Per non parlare dei vari pulsanti del joystick, compresi quelli con nomi facilmente riconoscibili. Esistono molti modi per visualizzare i filmati acquisiti con una fotocamera digitale. Innanzitutto, puoi vederli immediatamente sul display a cristalli liquidi integrato. È possibile inviare informazioni allo schermo TV collegandosi ad esso tramite un cavo standard. Lo stesso cavo collegherà la telecamera a un videoregistratore, che copierà i fotogrammi dalla sua pellicola senza problemi, come un normale televisore. Le immagini in formato cartolina possono essere stampate su una stampante dedicata. Infine, anche il computer non si fa da parte: le immagini possono essere inviate alla sua porta tramite un blocco separato. In generale, una vera fotocamera digitale è un vero computer multimediale, in cui sia un programmatore serio che un dilettante possono cimentarsi. Fino a poco tempo, la fotocamera digitale era in ritardo rispetto alla fotocamera convenzionale solo in termini di risoluzione dell'immagine. C'erano ragioni oggettive per questo. Il fatto è che i volumi dei file fotografici nella loro forma originale "grezza" sono molto grandi. A seconda della qualità dello strato fotosensibile, devono contenere fino a 35 milioni di pixel (i più piccoli elementi dell'immagine distinguibili con qualsiasi mezzo) per essere uguali al fotogramma di una pellicola da 18 mm. Inoltre, ogni pixel trasporta più di un bit di informazioni. Questo è vero solo per un'immagine in bianco e nero, senza mezzitoni. E per una trasmissione completa della scala di grigi, sono necessari almeno 8 bit e persino la stessa quantità per ciascuno dei tre colori primari. Ecco da dove provengono 24, 32 o anche 36 bit per pixel. Pertanto, i fotogrammi digitalizzati con una buona risoluzione e riproduzione dei colori erano "troppo pesanti" fin dall'inizio anche per computer abbastanza potenti e non solo per i processori di fotocamere digitali. Ma una serie di risultati recenti consentono di risolvere il problema. Innanzitutto, la velocità dei processori menzionati è notevolmente aumentata. In secondo luogo, il prezzo dei CCD ad alta densità è diminuito, così come i dispositivi di memoria, sia per i computer che per le fotocamere digitali. Di conseguenza, le apparecchiature ad alta risoluzione diventano disponibili per le masse di dilettanti. Infine, in terzo luogo, gli algoritmi di compressione delle immagini più veloci ed efficienti vengono sviluppati a un ritmo veloce. In questo modo è possibile ridurre più volte gli enormi volumi di file grafici e, di conseguenza, aumentare il numero di fotogrammi nella memoria della fotocamera e velocizzarne la riscrittura al computer. Bene, lì puoi già espandere nuovamente i file di immagine alla risoluzione originale completa. Eppure, come si è scoperto, puoi cambiare il design della matrice CCD stessa. In Giappone è stata recentemente sviluppata una cosiddetta matrice super-CCO. In contrasto con la già familiare disposizione rettangolare dei fotodiodi che formano un singolo elemento dell'immagine - un pixel, i fotodiodi in una matrice super-CCD hanno una forma ottagonale e sono disposti l'uno rispetto all'altro con un angolo di quarantacinque gradi. Grazie a questa struttura "a nido d'ape", i fotodiodi sono più vicini tra loro, ovvero è aumentata l'area relativa da essi occupata. Di conseguenza, la superficie effettiva da cui viene prelevata la luce è aumentata in modo significativo. In definitiva, aumenta la sensibilità di tale matrice, ovvero aumenta il livello del segnale per unità di area della matrice CCD e, di conseguenza, diminuisce il rumore spurio. Secondo il produttore, la superficie effettiva è aumentata di 1,6 volte, la riproduzione del colore e il rapporto segnale-rumore sono migliorati, la gamma dinamica è ampliata, il consumo di energia è ridotto e la sensibilità e la risoluzione dell'immagine sono aumentate. Una fotografia scattata da un tale sensore super-CCD da 1,3 megapixel è quasi identica per qualità a quella ottenuta da un tradizionale sensore "quadrato" con una risoluzione di 2,1 megapixel. Una fotocamera digitale è ancora più costosa di quelle convenzionali. Tuttavia, in realtà non è così costoso, visti i suoi vantaggi. Fa risparmiare tempo e il costo della sua manutenzione, a differenza della pellicola, può essere ridotto quasi a zero. Dopotutto, la memoria di una fotocamera digitale può essere utilizzata ripetutamente, le batterie possono essere ricaricate e le immagini non possono essere visualizzate su carta, ma archiviate solo in formato elettronico. Autore: Musskiy SA
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