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HISTOIRE DE LA TECHNOLOGIE, TECHNOLOGIE, OBJETS AUTOUR DE NOUS
Appareil photo numérique. Histoire de l'invention et de la production
Annuaire / L'histoire de la technologie, de la technologie, des objets qui nous entourent En 1989, l'usine Svema produisait le dernier lot de film amateur 8 mm, il y a cinq ans le dernier laboratoire de développement de ce film était fermé, et un peu plus tard tous les produits chimiques nécessaires disparaissaient de la vente... Ainsi, sous nos yeux, l'ère du tournage à domicile est terminée et l'ère de la vidéo amateur est arrivée. Il semble que le même sort attend bientôt votre photo préférée. Les progrès récents dans la création d'appareils photo numériques électroniques de haute qualité et déjà peu coûteux en convainquent. En arrivant à la réunion annuelle des camarades de classe qui se sont réunis de tout le pays, vous pouvez vous procurer un appareil photo numérique qui ressemble à un appareil photo ordinaire et prendre deux à trois douzaines de photos. Cependant, ayant des doutes sur la composition d'un plan de groupe, vous pouvez rapidement décider de refaire cette scène. Pour ce faire, il suffit de regarder le cadre de l'écran à cristaux liquides intégré dans la paroi arrière de la caméra. Et lorsque vous rentrez chez vous, vous pouvez retirer le disque mémoire de la taille d'une carte de crédit de l'appareil photo et l'insérer dans votre ordinateur portable pour vérifier la qualité des images en taille réelle et en couleur sur son écran. Vous pouvez également modifier vos photos ici. Allégez certains, ajoutez des tons chauds à d'autres et changez l'échelle pour d'autres. Pour cela, un programme de traitement graphique est utilisé. Si vous le souhaitez, vous pouvez immédiatement envoyer une photo à n'importe quel ancien camarade de classe ... Ce qui précède n'est plus de la fantaisie. En conséquence, le photographe se retrouve avec les anciennes compétences, peut-être, uniquement des manipulations avec l'objectif et en appuyant sur l'obturateur. Et comment faire autrement, si nous parlons de changer l'essence même de l'information de la photographie - la transition des processus analogiques d'obtention et de traitement des images vers les processus numériques ?
Soit dit en passant, jusqu'à récemment, une telle transition ne semblait pas inévitable, même lorsque la "photochimie" a été remplacée par l'électronique. Jusqu'à très récemment, de nombreuses entreprises considéraient également l'enregistrement vidéo magnétique dans un format de télévision, c'est-à-dire un procédé analogique, comme une véritable base technique pour la photographie électronique. Et ils n'ont pas seulement compté, mais ont sorti des appareils entièrement fonctionnels sur cette base. Le chemin vers l'appareil photo numérique moderne était une ascension têtue le long d'un chemin parfois assez rocailleux. Les premiers étaient des appareils avec la formation d'images sur une matrice CCD et un enregistrement analogique ultérieur sur bande magnétique - comme des caméras vidéo. Les photographies obtenues ont ensuite été copiées sur une disquette vidéo spéciale. Des appareils qui créent et stockent une image dans un format numérique "purement informatique" ont été créés au début des années 1990. Ils ont utilisé les mêmes éléments d'ordinateurs tels que "lap-top" et un ordinateur portable. Fabriqués sous la forme de plaques rectangulaires de la taille d'une carte de crédit, avec des connecteurs à l'extrémité, ils sont insérés dans des ports spéciaux d'ordinateurs spécifiés. En plus des blocs de mémoire supplémentaires, il peut s'agir, par exemple, de périphériques tels qu'un modem fax, un disque dur, une carte son. La baisse constante du coût des éléments et des dispositifs de mémoire numérique avec une augmentation de leur capacité spécifique, la réduction du coût des disques compacts, les progrès rapides des méthodes de traitement et de compression des fichiers vidéo, etc. - tout cela a finalement fait l'appareil numérique "de base" dans ce domaine - un ordinateur, et non un magnétoscope, et non un téléviseur. Le véritable tournant de la photographie numérique s'est produit en août 1997, lorsque Fuijtsu Microelectronics - Fujitsu et Sierra Imaging - Sierra ont signé un accord sur le développement conjoint dans le domaine de la production de circuits d'imagerie numérique. Dans le cadre de cet accord, Fujitsu a fourni sa famille de processeurs PISC, et Sierra a proposé de développer l'ensemble de la "tuyauterie" - le chipset - la "carte mère", c'est-à-dire de combiner tous les contrôleurs nécessaires, ainsi que des outils de développement et de fournir ses logiciels (Expert en images). De plus, Sierra a pris en charge la commercialisation, la distribution et le support de cette solution technique. L'accord conjoint a conduit à la création d'un ensemble complet de matériel et de logiciels pour la conception et la mise en œuvre d'appareils photo numériques. En conséquence, le marché des appareils photo numériques a doublé chaque année et, à la fin du siècle, dépassait les dix millions d'appareils par an. A cette époque, seul Sierra offrait à ses clients une solution unique avec tous les composants électroniques nécessaires à la création d'appareils photo numériques et continue à ce jour d'être le leader dans ce domaine. Désormais, il ne fait aucun doute que la popularité des appareils photo numériques va croître comme une avalanche. De la même manière qu'en son temps, dans les années 1880, après le passage des plaques photographiques en verre coûteuses et peu pratiques à des pellicules photographiques légères et bon marché, la photographie traditionnelle commence à conquérir rapidement les masses. Aujourd'hui, l'appareil photo numérique n'est pas seulement l'équivalent numérique d'un appareil photo argentique. Il peut remplir d'autres fonctions que vous n'attendriez même pas d'un appareil photo argentique. Un appareil photo numérique ressemble en fait plus à un collecteur multimédia ou à un support de stockage multimédia. Vous pouvez l'emporter avec vous pour prendre des photos, enregistrer du son, déplacer des objets et même des pensées. "Regardez de plus près un appareil photo numérique, et mieux encore, ouvrez-le et voyez ce qu'il contient", conseille Oleg Tatarnikov dans son article de Computer Press, "et vous verrez que ce n'est pas plus un appareil photo qu'un ordinateur. une machine à écrire. Même le potentiel photographique caché par une "boîte à savon" numérique banale peut dépasser de manière significative les capacités des appareils photo argentiques sérieux. Jugez par vous-même - même la taille d'un cadre de petit format sur un film 24x36 mm dépasse largement la taille des matrices CCD , et plus la taille de l'image est grande, plus il est difficile de développer un objectif sans distorsion d'une ouverture suffisante pour cela. Par exemple, la plupart des CCD d'appareils photo numériques amateurs ont une diagonale de 1/3", ou 8,5 millimètres. Par conséquent, " normal" (c'est-à-dire l'équivalent d'un objectif de 50 mm sur des appareils photo 35 mm) pour une telle matrice sera un objectif avec une distance focale de seulement 9 millimètres. Pour qu'un tel objectif ait une ouverture relative,par exemple F / 2, le diamètre de l'objectif doit être respectivement égal à 4,5 millimètres et pour un appareil photo 35 mm - 25 millimètres. Par conséquent, par exemple, pour mettre en œuvre une différence significative de distance focale pour un appareil photo 35 mm conventionnel, vous devez créer un système optique complexe avec des objectifs grands et coûteux, et pour les appareils photo numériques, vous pouvez utiliser un objectif "standard" d'un diamètre de 2-4 centimètres et obtenez jusqu'à 20x Zoom. Sentir la différence? Et lors de la prise de vue macro sur une petite matrice avec le même objectif, vous pouvez obtenir une profondeur de champ inaccessible pour la photographie argentique. Cependant, en plus de tout cela, les appareils photo numériques ont un certain nombre d'autres fonctionnalités qui sont plus typiques des ordinateurs que des appareils photo. En plus du système optique, un appareil photo numérique dispose d'un processeur de contrôle suffisamment puissant pour effectuer, entre autres, une analyse d'exposition complexe et décider d'un mode de prise de vue en une infime fraction de seconde, après quoi l'image résultante est traitée. Le bus de données rapide vous permet de réduire rapidement le temps de préparation pour recevoir la trame suivante. Et en ce sens, les appareils photo numériques ont déjà rattrapé, par exemple, les caméras vidéo et continuent de "fusionner" avec eux. Les appareils photo numériques ont de la RAM : "soudée", comme dans les anciens ordinateurs, ou plus progressive, externe, sur des cartes flash amovibles. Leur accessoire intégral est un disque dur ou un périphérique ATA standard, et parfois même un lecteur de disquette, ou un lecteur SCSI. L'appareil photo numérique vous permet de créer vos propres programmes de prise de vue et de traitement d'image. Une "carte son", un micro ou un haut-parleur permet d'enregistrer des commentaires vocaux lors de la prise de vue, qui pourront ensuite être écoutés lors de la lecture. La caméra n'est pas non plus dépourvue de moyens de communication : une interface externe via des bus rapides USB, FireWire ou SCSI, ainsi que des ports série (RS-232) et parallèle (pour l'impression directe sur les imprimantes) déjà banalisés et dépassés. Certaines caméras modernes disposent également d'un port infrarouge ou même d'une interface réseau. Sans oublier les différents boutons du joystick, dont ceux aux noms facilement reconnaissables. Il existe de nombreuses façons de visionner des séquences capturées avec un appareil photo numérique. Tout d'abord, vous pouvez les voir immédiatement sur l'écran à cristaux liquides intégré. Vous pouvez envoyer des informations à l'écran du téléviseur en vous y connectant via un câble standard. Le même câble connectera la caméra à un magnétoscope, qui copiera sans problème les images de son film, comme la télévision ordinaire. Les photos au format carte postale peuvent être imprimées sur une imprimante dédiée. Enfin, l'ordinateur n'est pas en reste non plus : les images peuvent être soumises à son port via un bloc séparé. En général, un véritable appareil photo numérique est un véritable ordinateur multimédia, dans lequel un programmeur sérieux et un amateur peuvent s'essayer. Jusqu'à récemment, l'appareil photo numérique n'était en retard sur l'appareil photo conventionnel qu'en termes de résolution d'image. Il y avait des raisons objectives à cela. Le fait est que les volumes de fichiers photo dans leur forme originale "brute" sont très importants. Selon la qualité de la couche photosensible, ils doivent contenir jusqu'à 35 millions de pixels (les plus petits éléments d'image distinguables par tous les moyens) pour être égaux à l'image d'un film 18 mm. De plus, chaque pixel porte plus d'un bit d'information. Ceci n'est vrai que pour une image en noir et blanc, sans aucune demi-teinte. Et pour une transmission à part entière des niveaux de gris, il faut au moins 8 bits, et même la même quantité pour chacune des trois couleurs primaires. C'est de là que viennent 24, 32 ou même 36 bits par pixel. Par conséquent, les images numérisées avec une bonne résolution et une bonne reproduction des couleurs étaient "trop lourdes" dès le début, même pour des ordinateurs assez puissants, et pas seulement pour les processeurs d'appareils photo numériques. Mais un certain nombre de réalisations récentes permettent de résoudre le problème. Premièrement, la vitesse des processeurs mentionnés a fortement augmenté. Deuxièmement, les CCD haute densité ont baissé de prix, tout comme les dispositifs de mémoire, à la fois pour les ordinateurs et les appareils photo numériques. En conséquence, l'équipement à haute résolution devient disponible pour les masses d'amateurs. Enfin, troisièmement, des algorithmes de compression d'image plus rapides et plus efficaces sont développés à un rythme rapide. Ainsi, il est possible de réduire plusieurs fois les énormes volumes de fichiers graphiques et, par conséquent, d'augmenter le nombre d'images dans la mémoire de l'appareil photo et d'accélérer leur réécriture sur l'ordinateur. Eh bien, vous pouvez déjà étendre à nouveau les fichiers image à la résolution d'origine complète. Et pourtant, il s'est avéré que vous pouvez modifier la conception de la matrice CCD elle-même. Au Japon, une matrice dite super-CCO a récemment été développée. Contrairement à la disposition rectangulaire déjà familière des photodiodes qui forment un seul élément d'image - un pixel, les photodiodes dans une matrice super-CCD ont une forme octogonale et sont situées à un angle de quarante-cinq degrés les unes par rapport aux autres. Grâce à cette structure "en nid d'abeille", les photodiodes sont plus proches les unes des autres, c'est-à-dire que la surface relative qu'elles occupent a augmenté. En conséquence, la surface effective à partir de laquelle la lumière est prélevée a considérablement augmenté. En fin de compte, la sensibilité d'une telle matrice augmente, c'est-à-dire que le niveau de signal par unité de surface de la matrice CCD augmente et, par conséquent, le bruit parasite diminue. Selon le fabricant, la surface effective est multipliée par 1,6, la reproduction des couleurs et le rapport signal/bruit sont améliorés, la plage dynamique est étendue, la consommation d'énergie est réduite et la sensibilité et la résolution de l'image sont augmentées. Une photographie prise à partir d'un tel capteur super-CCD de 1,3 mégapixels est presque identique en qualité à celle obtenue à partir d'un capteur "carré" traditionnel avec une résolution de 2,1 mégapixels. Un appareil photo numérique est toujours plus cher que les appareils conventionnels. Cependant, en réalité, ce n'est pas si cher, compte tenu de ses avantages. Il fait gagner du temps et le coût de son entretien, contrairement au film, peut être réduit à presque zéro. Après tout, la mémoire d'un appareil photo numérique peut être utilisée à plusieurs reprises, les batteries peuvent être rechargées et les images ne peuvent pas être affichées sur papier, mais stockées uniquement sous forme électronique. Auteur : Musskiy S.A.
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