PC World — Marzenia o fotografowaniu bez używania światłoczułych materiałów chemicznych stały się realne wraz z wynalezieniem metody zapisu elektronicznego obrazu na taśmie magnetycznej. Pierwsze urządzenia rejestrujące ruchomy obraz telewizyjny pojawiły się już kilka lat po zakończeniu drugiej wojny światowej - Bing Crosby Laboratories w 1951 roku zaprezentowały pierwszy magnetowid, który wyglądem przypominał popularny niegdyś szpulowy magnetofon. Po opracowaniu tego wynalazku pozostało połączyć go z istniejącymi już kamerami TV, wykonać stop-klatkę i elektroniczna fotografia powinna być gotowa (a przynajmniej utrwalona na taśmie magnetycznej zamiast na filmie). Łatwiej powiedzieć, trudniej zrobić. Zrealizowanie tego prostego pomysłu wymagało rozwoju techniki elektronicznego "łowienia" obrazu. Dokonywał się początkowo głównie na potrzeby telewizji, innym torem badania prowadzono dla armii i programów kosmicznych. W latach sześćdziesiątych powstawały pierwsze elektroniczne zdjęcia, np. powierzchni Marsa sfotografowanej z pokładu bezzałogowej sondy kosmicznej Mariner IV.

Elektroniczne oko

Naukowcy opracowujący nowe technologie rejestracji zdjęć mieli problemy między innymi z rozdzielczością. Aby spełniać podstawowe kryteria jakości, ruchomy obraz TV nie musi się składać z bardzo wielu punktów, z fotografiami jest inaczej - o jakości zdjęć w dużym stopniu decyduje liczba najmniejszych punktów obrazu. W 1969 roku Willard Boyle i George Smith z Bell Labs opracowali półprzewodnik, który istotnie przyczynił się do rozwoju technologii elektronicznego obrazowania - matrycę CCD. Zainspirował ich między innymi pomysł wideotelefonu, którego niezbędnym elementem musiała być wideokamera.

Pierwszy cyfrowy aparat fotograficzny opracowany w 1975 roku w laboratorium Eastman Kodak Company. Na dalszy rozwój wydarzeń w świecie elektronicznej fotografii nie trzeba było długo czekać. W 1970 roku nowy światłoczuły element elektroniczny został użyty w kamerze wideo. Pięć lat później laboratoria Bella rozwinęły swoją kamerę CCD na tyle, że była użyteczna w produkcji telewizyjnej. Wcześniej - już w 1972 - Texas Instruments opatentował system elektronicznej fotografii, składający się z elementów do pewnego stopnia odpowiadających współczesnemu aparatowi cyfrowemu, ale zakładał przetwarzanie sygnału analogowego. Kolejny ruch należał do Stevena J. Sassona, inżyniera Eastman Kodak Company, który w 1975 roku, używając obiektywu kamery filmowej, matrycy CCD oraz przetwornika analogowo-cyfrowego Motoroli, zbudował pierwszy cyfrowy aparat fotograficzny. Wynalazek był duży, ciężki, a co gorsza nie oferował wysokiej jakości zdjęć. Obrazy z pierwszej cyfrowej maszyny składały się z 10 tysięcy punktów (0,01 Mp) i były czarno-białe. Fotografujący musiał także uzbroić się w cierpliwość - zapisywanie fotografii na kasecie z magnetyczną taśmą trwało 23 sekundy. Mizerne rezultaty urządzenia Kodaka bardziej zniechęcały niż fascynowały, co nie pomagało w jego dalszym rozwoju.

Przyszła kolej Japończyków. W 1981 roku Sony zaprezentowało elektroniczną lustrzankę z wymienną optyką (wbrew pozorom, lustrzanki bez filmu to nie wynalazek ostatnich kilku lat). Był to jeden krok naprzód i jeden w tył. Aparat miał już akceptowalne rozmiary i wagę, rozdzielczość CCD (570 x 490 pikseli, czyli blisko 0,3 Mp), która pozwalała na rejestrowanie podstawowej liczby detali (przynajmniej tylu, żeby bez wahania móc orzec, co lub kto znajduje się na fotografii). Krokiem w tył było natomiast odejście od digitalizacji obrazu - Sony MAVICA (od słów magnetic video camera) przetwarzał sygnał analogowy i w takiej postaci zapisywał go na dwucalowej dyskietce. Zdjęcia można było oglądać tuż po ich zrobieniu na ekranie domowego telewizora. Aparat uznawany jest za pierwszy "konsumencki" aparat elektroniczny.

Willard Boyle i George Smith z Bell Labs w 1969 roku opracowali pierwszą matrycę CCD. (fot. archiwum laboratoriów Bell Lucent Technologies) Nie tylko Sony dostrzegło duży potencjał nowej technologii obrazowania. Po premierze Maviki pojawiło się sporo prototypów innych producentów, m.in. Panasonica, Hitachi, Fujifilmu, Pentaksa, Kodaka, Yashiki, Minolty i Canona. Urządzenia te zasadą działania bardziej przypominały analogowe kamery wideo niż współczesną cyfrówkę. Przez kilkanaście lat nie zdecydowano się na cyfrowy zapis nieruchomego obrazu. Przyczyną mogły być mocno ograniczone możliwości obliczeniowe mieszczących się w aparacie podzespołów elektronicznych, służących do digitalizacji dużej liczby danych.

W 1987 roku pojawił się kolejny prototyp Kodaka zapisujący zdjęcia cyfrowe. Miał to być (ostatecznie nie rozpoczęto produkcji seryjnej) system współpracujących ze sobą urządzeń zarówno do rejestracji, jak i nagrywania (przenośna nagrywarka CD-R), drukowania oraz transmisji cyfrowego obrazu.

Rok później, a 13 lat po pierwszych doświadczeniach z fotografią cyfrową pojawił się pierwszy aparat cyfrowy. We wrześniu 1988 roku Fujifilm zaprezentowało model DS-1P, wyposażony w matrycę CCD o rozdzielczości 0,4 Mp. Cyfrowe zdjęcia były zapisywane na opracowanej wraz z Toshibą karcie pamięci SRAM (Static Access Random Memory). Cyfrówka dysponowała stałoogniskowym obiektywem o 16-milimetrowej ogniskowej.

Sony Mavica z 1981 roku to jeden z pierwszych seryjnie produkowanych elektronicznych aparatów fotograficznych. W 1990 pojawiali się kolejni interesujący przedstawiciele młodej jeszcze rodziny cyfrówek. Logitech Fotoman - bardziej zabawka niż aparat fotograficzny - był przeznaczony dla szerokiego grona użytkowników, o czym świadczy bardzo niewielka rozdzielczość (376x240 pikseli) oraz monochromatyczny CCD, rozróżniający jedynie 256 poziomów szarości. Druga ówczesna nowość rynkowa, zaprezentowana na Photokinie '90 cyfrowa lustrzanka Kodak DSC-100, oparta na analogowym korpusie Nikona (F3), na owe czasy miała świetne możliwości. Rejestrowała zdjęcia kolorowe lub czarno-białe o rozdzielczości 1,3 Mp (1024x1280 pikseli) i mieściła 200 MB danych we wbudowanej pamięci. Do aparatu kablem podłączony był moduł o wielkości radioodtwarzacza samochodowego, w którym znajdowały się baterie, twardy dysk oraz monochromatyczny wyświetlacz LCD. Na owe czasy aparat był marzeniem niejednego fotografa.

Kolejne etapy rozwoju cyfrówek to udoskonalanie podzespołów. Z biegiem czasu aparaty stały się mniejsze, szybsze i rozpoznawały coraz mniejsze detale. Pojawiło się kilka standardów kart pamięci, opracowywane są coraz ciekawsze i oryginalne funkcje. Jednak w najbliższym czasie trudno się spodziewać tak przełomowych zmian, jak odkrycie CCD czy użycie konwertera analogowo-cyfrowego.

Narzędzie dla reportera

Canon RC-701 - jeden z pierwszych "wideoaparatów" tego producenta. Urządzenie zostało wykorzystane na olimpiadzie w Los Angeles w 1984 roku. Cyfrowa metoda zapisu obrazu musiała w końcu wyjść z fazy badań i eksperymentów. Pierwsze, nieliczne elektroniczne aparaty pojawiły się na rynku już na początku lat osiemdziesiątych, ale ich wysoka cena idąca w parze z mizerną jakością rejestrowanego obrazu nie zachęcała fotoamatorów do inwestowania w nowatorski sprzęt. Znaleźli się jednak entuzjaści niedoskonałych, ale za to "szybkich" zdjęć elektronicznych.

Jedni z pierwszych docenili je fotografowie prasowi, dla których czas przekazania materiału do redakcji odgrywa kluczową rolę. Już w 1984 roku na igrzyskach olimpijskich w Los Angeles wykonano pierwsze dziennikarskie zdjęcia elektroniczne, które wysłano linią telefoniczną do jednej z tokijskich redakcji. Zdjęcia zrobiono prototypem "wideoaparatu" Canon RC-701, który dwa lata później wszedł do sprzedaży detalicznej. Z jednym obiektywem kosztował około 3 tysięcy dolarów, a wraz z osprzętem niezbędnym pracującemu w terenie fotoreporterowi (urządzeniem do transmisji telefonicznej oraz drukarką) aż 27 tysięcy dolarów.

Jedno z pierwszych zdjęć z aparatu wyposażonego w matrycę CCD przedstawia powierzchnię Księżyca (rok 1974). Pierwsze profesjonalne aparaty cyfrowe zaczęli wykorzystywać na początku lat dziewięćdziesiątych fotoreporterzy dużych agencji prasowych, instytucji, dla których czas przekazu informacji jest niezwykle ważny. Specjalnie dla nich w 1994 roku Kodak we współpracy z agencją Associated Press (AP) opracował reporterski aparat NC2000 (a właściwie "cyfrowe plecy" do analogowej lustrzanki Nikon F90). Oczywiście pierwsze reporterskie lustrzanki kosztowały krocie - w pierwszej połowie lat dziewięćdziesiątych cena NC2000 wynosiła około 15 tysięcy dolarów.

Na naszych łamach

Mimo że nasze pismo przeżywa w tym roku dwudziestą już wiosnę, jest sporo młodsze od pierwszych seryjnie produkowanych elektronicznych aparatów fotograficznych. Pierwszy numer "Komputera" ukazał się w czasie, gdy na Zachodzie używano już elektronicznych wideoaparatów. W Polsce ta technika zapisu fotografii była właściwie nieznana i prawie niedostępna, choćby ze względu na bardzo wysoką cenę i mizerną (w porównaniu z techniką tradycyjną) jakość obrazu. Zapewne z tego powodu pisano o nowej technologii rzadko, sporadycznie najwyżej o komputerowej obróbce zdjęć, co dla większości użytkowników Atari czy Commodore było czystą teorią.

Słynny reporterski aparat cyfrowy opracowany przez Kodaka przy współpracy z agencją Associated Press (rok 1994). Na bardzo ciekawy tekst o aparatach cyfrowych natknąłem się dopiero w numerze z 1994 roku. Autor opisywał wrażenia z trwającego dwa miesiące testu pierwszych dostępnych na amerykańskim rynku cyfrówek i wideoaparatów. W porównaniu ze współczesnymi gigantami pikseli były to zabawki o możliwościach dzisiejszej kamery internetowej lub aparatu wbudowanego w telefon komórkowy, mimo to jedno z urządzeń pod względem rozdzielczości bardziej pasuje do obecnej epoki niż pierwszej połowy lat dziewięćdziesiątych. To połączenie aparatu cyfrowego i skanera. W miejscu matrycy umieszczono w nim linijkę z sensorami CCD, która odczytuje obraz rzucany na nią przez optykę. Rejestrowanie obrazu trwa bardzo długo, przynajmniej na tyle, że nie jest możliwe fotografowanie poruszających się obiektów czy żywych istot. Urządzenie świetnie się za to nadawało do scen statycznych, takich jak martwa natura, architektura czy krajobraz.

Na płycie zamieszczamy zeskanowane fragmenty tekstu z 1994 roku.

Cyfrowy wyścig

W pierwszych pięciu latach nowego stulecia jesteśmy świadkami bezprecedensowej w tej branży pogoni za klientem. Nigdy w tak krótkich odstępach czasu nie pojawiało się równie dużo nowych modeli aparatów fotograficznych. W latach 2004-2005 praktycznie co miesiąc przybywało nawet kilka nowych cyfrówek. Skalę zjawiska doskonale odzwierciedla oferta rynkowa - wystarczy zajrzeć do jakiegokolwiek internetowego serwisu ofert sklepów fotograficznych i można utonąć w morzu modeli.

Chronologia zdarzeń

Chronologia wydarzeń w elektronicznej fotografii. Znajdziesz ją na naszej płycie. W tabeli zamieszczonej na naszej płycie znajdziesz wybrane wydarzenia, które przyczyniły się do rozwoju cyfrowej technologii zapisu obrazu i samych aparatów albo miały duże znaczenie rynkowe, tak jak np. pojawienie się tanich lustrzanek czy kart pamięci CompatFlash. Tabela stanowi coś w rodzaju linii czasu, która ilustruje dzieje fotografii z pikseli. Znajdziesz tam informacje o wydarzeniach, których nie opisujemy w drukowanej części tekstu, takich jak pojawienie się kolejnych generacji specyficznych matryc Fujifilm, oznaczanych jako Super CCD, czy próby z wykorzystaniem w aparatach nie jednej, lecz trzech matryc CCD (technologia ta obecnie wykorzystywana jest w kamerach wideo). Aparaty z trzema matrycami oferowały firmy Sony (Pro Mavica MV-7000) oraz Minolta współpracująca wówczas z Agfą z lustrzanką ActionCam (z 1995 roku). Warto także zwrócić uwagę na to, kiedy pojawiały się kolejne standardy nośników pamięci, a także informacje o takich eksperymentach, jak wykorzystywanie nośników z innych dziedzin techniki - na przykład stosowany w sprzęcie audio MiniDisk (użyty w 1997 roku w Cybershocie DSC-MD1). Są także wzmianki o pierwszym zastosowaniu ekranu LCD w aparacie cyfrowym czy pierwszej wodoszczelnej obudowie do kompaktowej cyfrówki (w 1998 Casio wyposaża w nią swój model QV-7000SX).

Babelflash, czyli o kartach pamięci do aparatów cyfrowych

Pierwsze zdjęcia elektroniczne zapisywano na dyskietkach (Sony Mavica, 1981), stacjonarnej nagrywarce video (Hitachi VK-C1000, 1981) czy na protoplastach współczesnego CD-ROM-u (Sony CDP-101, 1982). Z tej listy tylko pierwsze można uznać za urządzenie przenośne. Antyrekord w tej konkurencji należy chyba do Canona, którego RC-701 wysyłał zdjęcia przez linię telefoniczną. To rozwiązanie przyspieszało wędrówkę zdjęcia do drukarni, ale było mało przydatne zwykłym fotopstrykaczom. Do pierwszeństwa w tej kategorii pretenduje Fuji, który w 1988 roku wyposażył model DS -1P w wyjmowaną kartę pamięci 16 MB. Niestety wykorzystywano pamięć statyczną, która wymaga stałego zasilania. Współczesna pamięć do aparatów fotograficznych ma swoje korzenie w układach do przechowywania BIOS-ów na płytach głównych komputerów. Tam po raz pierwszy zastosowano pamięć typu "flash", której nazwa pochodzi z ówczesnego sposobu kasowania jej zawartości błyskiem ultrafioletu. Komórka pamięci flash jest tranzystorem z podwójną bramką. Jedna z nich (tzw. pływająca) jest izolowana, dzięki czemu ładunek elektryczny może być w niej uwięziony nawet po wyłączeniu zasilania. Jednak jego obecność wpływa na wysokość napięcia progowego drugiej bramki (sterującej). Od obecności ładunku zależy, czy przyłożenie napięcia wzorcowego wywoła w tranzystorze przepływ prądu. W ten sposób następuje odczyt. W zwykłych układach jest to jeden bit informacji, ale ostatnio Toshibie udało się zbudować trzystanową komórkę "flash". W pierwszych kartach pamięci, CompactFlash, wykorzystywano układy typu NOR, szybko zastąpione w tych i następnych rodzajach modułów przez szybszy, bardziej pojemny, tańszy i wytrzymujący więcej cykli pracy typ NAND. W tych pamięciach nie ma indywidualnego dostępu do każdej komórki, operacje wykonuje się na całych blokach, zwykle wielkości od 512 do 2048 bajtów. Zmiana chociażby jednego bitu wiąże się z zapisaniem całego poprawionego bloku w nowym miejscu. Stare zostanie wykasowane w wolnej chwili. Z tego wynika, że tempo zapisu dramatycznie spada gdy brak wolnych bloków. Na dodatek po kilkuset tysiącach operacji elementy pamięci odmawiają dalszej pracy, a i wcześniej nie są zbyt pewne i wymagają korygowania błędów. Z tymi wadami radzić sobie muszą skomplikowane sterowniki, które od strony komputera stwarzają iluzję komunikowana się z systemem plików FAT, z numerami sektorów, głowic itd., a jednocześnie starają się obciążyć wszystkie bloki pamięci w jednakowym stopniu. Tą sterownikową łamigłówkę wielu producentów usiłuje rozwiązać na własną rękę, zazdrośnie ukrywając własne pomysły. Po klęsce Microsoftu w połowie lat 90. z systemem FF2, który zapisywał w tempie żółwia, nie widać siły zdolnej narzucić jeden standard. Dzisiaj mamy kilkanaście rodzajów pamięci "flash" a karty sformatowane w jednym urządzeniu mogą odmówić pracy w innym. (mc)

Pokłosie pikselowej rewolucji

Jak po każdej rewolucji, także po tej, która dokonała się w dziedzinie fotografii, możemy mówić zarówno o wygranych, jak i przegranych. Nowa technologia umożliwia zabawę w fotografowanie bardzo wielu osobom. Nie zniechęcają już ceny materiałów i usług, konieczność udawania się do laboratorium oraz niepewność rezultatów swojej pracy. Setki zdjęć wykonanych niemal za darmo i natychmiastowe efekty fotograficznych dokonań uczyniły z fotografowania tańsze i jeszcze przyjemniejsze hobby. Czy jednak wszyscy zyskali na przemianach? Z tym bywa różnie. Zalety nowej technologii rejestracji obrazu szybko docenili nie tylko amatorzy, ale i profesjonaliści. Cyfrówka jest wygodniejsza, daje pewność rezultatów, i to przy niższych kosztach (sprzęt profesjonalny jest drogi, ale nie trzeba wydawać majątku na setki rolek filmu). Początkowa fala entuzjazmu związanego z poprawą jakości zaczyna powoli opadać. Łatwość wykonywania cyfrowych zdjęć i upowszechnienie się nowej technologii bezpośrednio wpływa na liczbę zleceń. Wiele firm, ograniczając koszty, zleca wykonanie prostszych zdjęć swoim pracownikom, a dobre fotografie ślubne może zrobić oswojony z własną cyfrową lustrzanką wujek lub kuzyn państwa młodych. Ciężkie chwile przeżywają także mniejsze fotolaby, których nie stać na urządzenia do obróbki cyfrowych zdjęć.