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HISTÓRIA DA TECNOLOGIA, TECNOLOGIA, OBJETOS AO REDOR DE NÓS
Câmera digital. História da invenção e produção
Diretório / A história da tecnologia, tecnologia, objetos ao nosso redor Em 1989, a fábrica Svema produziu o último lote de filme amador de 8 mm, há cinco anos o último laboratório para o desenvolvimento deste filme foi fechado, e um pouco depois todos os produtos químicos necessários desapareceram da venda ... a era das filmagens caseiras acabou e chegou a era do vídeo amador. Parece que o mesmo destino aguarda sua foto favorita em breve. Os recentes avanços na criação de câmeras digitais eletrônicas de alta qualidade e já não muito caras convencem disso. Chegando ao encontro anual de colegas de classe que se reuniram de todo o país, você pode obter uma câmera digital que parece uma câmera comum e tirar duas a três dúzias de fotos. No entanto, tendo dúvidas sobre a composição de uma foto de grupo, você pode decidir rapidamente se deve refazer essa cena. Para fazer isso, basta olhar para o quadro na tela de cristal líquido embutido na parede traseira da câmera. E ao voltar para casa, você pode remover o disco de memória do tamanho de um cartão de crédito da câmera e inseri-lo em seu laptop portátil para verificar a qualidade das imagens em tamanho real e colorido na tela. Você também pode editar suas fotos aqui. Ilumine alguns, adicione tons quentes a outros e altere a escala para outros. Para isso, é utilizado um programa de processamento gráfico. Se desejar, você pode enviar imediatamente uma foto para qualquer ex-colega de classe ... O acima não é mais fantasia. Como resultado, o fotógrafo fica com as velhas habilidades, talvez, apenas manipulações com a lente e pressionando o obturador. E de que outra forma, se estamos falando em mudar a própria essência informacional da fotografia - a transição dos processos analógicos de obtenção e processamento de imagens para os digitais?
A propósito, até recentemente essa transição não parecia inevitável, mesmo quando a "fotoquímica" foi substituída pela eletrônica. Até muito recentemente, muitas empresas também consideravam a gravação magnética de vídeo em formato de televisão, ou seja, um processo analógico, como uma base técnica bastante real para a fotografia eletrônica. E eles não apenas contaram, mas lançaram dispositivos totalmente funcionais com base nisso. O caminho para a câmera digital moderna foi uma subida teimosa por um caminho às vezes bastante rochoso. Os primeiros foram dispositivos com formação de imagens em matriz CCD e posterior gravação analógica em fita magnética - como câmeras de vídeo. As fotografias resultantes foram então copiadas para um disquete de vídeo especial. Dispositivos que criam e armazenam uma imagem em um formato digital "puramente computadorizado" foram criados no início dos anos 1990. Eles usaram os mesmos elementos de computadores, como "lap-top" e um laptop. Feitos em forma de placas retangulares do tamanho de um cartão de crédito, com conectores na ponta, são inseridos em portas especiais de computadores específicos. Além de blocos de memória adicionais, estes podem ser, por exemplo, dispositivos como fax modem, disco rígido, placa de som. A queda constante no custo dos elementos e dispositivos de memória digital com o aumento de sua capacidade específica, a redução no custo dos discos compactos, o rápido progresso nos métodos de processamento e compactação de arquivos de vídeo etc. dispositivo digital "básico" nesta área - um computador, e não um gravador de vídeo, e não uma TV. O verdadeiro ponto de viragem na fotografia digital ocorreu em Agosto de 1997, quando a Fuijtsu Microelectronics - Fujitsu e Sierra Imaging - Sierra assinaram um acordo de desenvolvimento conjunto no campo da produção de circuitos de imagem digital. Sob este acordo, a Fujitsu forneceu sua família de processadores PISC, e a Sierra se ofereceu para desenvolver toda a "piping" - o chipset - a "placa-mãe", ou seja, combinar todos os controladores necessários, bem como ferramentas de desenvolvimento e fornecer seu software (Especialista em Imagem). Além disso, a Sierra assumiu a responsabilidade de comercializar, distribuir e apoiar esta solução técnica. O acordo conjunto levou à criação de um pacote completo de hardware e software para o projeto e implementação de câmeras digitais. Como resultado, o mercado de câmeras digitais dobrou a cada ano e até o final do século ultrapassou dez milhões de dispositivos por ano. Naquela época, apenas a Sierra oferecia aos clientes uma solução única com todos os componentes eletrônicos necessários para a criação de câmeras digitais e continua a liderar nessa área até hoje. A partir de agora, não há dúvida de que a popularidade das câmeras digitais crescerá como uma avalanche. Da mesma forma que em sua época, na década de 1880, após a transição das chapas fotográficas de vidro caras e inconvenientes para o filme fotográfico leve e barato, a fotografia tradicional começou a conquistar rapidamente as massas. Hoje, a câmera digital não é apenas o equivalente digital de uma câmera de filme. Ele pode executar outras funções que você nem esperaria de uma câmera de filme. Uma câmera digital é na verdade mais como um coletor de mídia ou meio de armazenamento multimídia. Você pode levá-lo para tirar fotos, gravar sons, objetos em movimento e até pensamentos. “Dê uma olhada mais de perto em uma câmera digital e, melhor ainda, abra-a e veja o que está dentro dela”, aconselha Oleg Tatarnikov em seu artigo na Computer Press, “e você verá que não é mais uma câmera do que um computador. uma máquina de escrever. Mesmo o potencial fotográfico que uma "caixa de sabão" digital banal esconde pode exceder significativamente as capacidades de câmeras de filme sérias. Julgue por si mesmo - o tamanho de um quadro de formato pequeno em filme 24x36 mm excede significativamente o tamanho de matrizes CCD , e quanto maior o tamanho da imagem, mais difícil é desenvolver uma lente não distorcida com abertura suficiente para isso. Por exemplo, a maioria dos CCDs de câmeras digitais amadoras tem uma diagonal de 1/3 polegada, ou 8,5 milímetros. Portanto, " normal" (ou seja, equivalente a uma lente de 50 mm em câmeras de filme de 35 mm) para tal matriz será uma lente com distância focal de apenas 9 milímetros.por exemplo F / 2, o diâmetro da lente deve ser respectivamente igual a 4,5 milímetros e para uma câmera de 35 mm - 25 milímetros. Portanto, por exemplo, para implementar uma diferença significativa na distância focal para uma câmera convencional de 35 mm, é necessário fazer um sistema óptico complexo com lentes grandes e caras, e para câmeras digitais você pode usar uma lente "padrão" com diâmetro de 2-4 centímetros e obtenha até 20x de zoom. Sinta a diferença? E ao fotografar macro em uma pequena matriz com a mesma lente, você pode obter uma profundidade de campo inatingível para fotografia de filme. No entanto, além de tudo isso, as câmeras digitais possuem uma série de outros recursos que são mais típicos para computadores do que para câmeras. Além do sistema óptico, uma câmera digital possui um processador de controle poderoso o suficiente para realizar, entre outras coisas, análises complexas de exposição e decidir sobre um modo de disparo em uma pequena fração de segundo, após o qual a imagem resultante é processada. O barramento de dados rápido permite reduzir rapidamente o tempo de prontidão para receber o próximo quadro. E nesse sentido, as câmeras digitais já alcançaram, por exemplo, as câmeras de vídeo e continuam a se “fundir” com elas. As câmeras digitais possuem memória RAM: "soldada", como em computadores antigos, ou mais progressivas, externas, em cartões flash removíveis. Seu acessório integral é um disco rígido ou um dispositivo ATA padrão e, às vezes, até uma unidade de disquete ou uma unidade SCSI. A câmera digital permite que você crie seus próprios programas de captura e processamento de imagens. Uma "placa de som", um microfone ou um alto-falante permite gravar comentários de voz durante a filmagem, que podem ser ouvidos posteriormente durante a reprodução. A câmera também não é privada de dispositivos de comunicação: uma interface externa via barramento USB rápido, FireWire ou SCSI, além de portas seriais (RS-232) e paralelas (para impressão direta em impressoras) que já se tornaram comuns e desatualizadas. Algumas câmeras modernas também possuem uma porta infravermelha ou até mesmo uma interface de rede. Sem falar nos vários botões do joystick, incluindo aqueles com nomes facilmente reconhecíveis. Há muitas maneiras de visualizar imagens capturadas com uma câmera digital. Em primeiro lugar, você pode vê-los imediatamente no visor de cristal líquido embutido. Você pode enviar informações para a tela da TV conectando-a por meio de um cabo padrão. O mesmo cabo conectará a câmera a um videocassete, que copiará quadros de seu filme sem problemas, como uma televisão comum. As fotos do tamanho de um cartão postal podem ser impressas em uma impressora dedicada. Por fim, o computador também não fica de lado: as imagens podem ser submetidas à sua porta através de um bloco separado. Em geral, uma câmera verdadeiramente digital é um computador multimídia real, no qual tanto um programador sério quanto um amador podem tentar. Até recentemente, a câmera digital ficava atrás da câmera convencional apenas em termos de resolução de imagem. Havia razões objetivas para isso. O fato é que os volumes de arquivos de fotos em sua forma original "crua" são muito grandes. Dependendo da qualidade da camada fotossensível, eles devem conter até 35 milhões de pixels (os menores elementos de imagem distinguíveis por qualquer meio) para serem iguais ao quadro de um filme de 18 mm. Além disso, cada pixel carrega mais de um bit de informação. Isso é verdade apenas para uma imagem em preto e branco, sem meios-tons. E para uma transmissão completa de tons de cinza, são necessários pelo menos 8 bits e até a mesma quantidade para cada uma das três cores primárias. É daí que vêm 24, 32 ou até 36 bits por pixel. Portanto, quadros digitalizados com boa resolução e reprodução de cores eram "pesados demais" desde o início, mesmo para computadores razoavelmente poderosos, e não apenas para processadores de câmeras digitais. Mas uma série de conquistas recentes permitem resolver o problema. Primeiro, a velocidade dos processadores mencionados aumentou drasticamente. Em segundo lugar, os CCDs de alta densidade caíram de preço, assim como os dispositivos de memória, tanto para computadores quanto para câmeras digitais. Como resultado, equipamentos de alta resolução ficam disponíveis para as massas de amadores. Finalmente, em terceiro lugar, algoritmos de compressão de imagem mais rápidos e eficientes estão sendo desenvolvidos em ritmo acelerado. Assim, é possível reduzir várias vezes os enormes volumes de arquivos gráficos e, consequentemente, aumentar o número de quadros na memória da câmera e acelerar sua reescrita no computador. Bem, aí você já pode expandir os arquivos de imagem novamente para a resolução original completa. E, no entanto, como se viu, você pode alterar o design da própria matriz CCD. No Japão, foi recentemente desenvolvida a chamada matriz super-CCO. Em contraste com o já familiar arranjo retangular de fotodiodos que formam um único elemento de imagem - um pixel, os fotodiodos em uma matriz super-CCD têm uma forma octogonal e são dispostos um em relação ao outro em um ângulo de quarenta e cinco graus. Graças a essa estrutura em "favo de mel", os fotodiodos estão mais próximos uns dos outros, ou seja, a área relativa ocupada por eles aumentou. Como resultado, a área de superfície efetiva da qual a luz é captada aumentou significativamente. Em última análise, a sensibilidade de tal matriz aumenta, ou seja, o nível de sinal por unidade de área da matriz CCD aumenta e, como resultado, o ruído parasita diminui. De acordo com o fabricante, a superfície efetiva é aumentada em 1,6 vezes, a reprodução de cores e a relação sinal-ruído são aprimoradas, a faixa dinâmica é expandida, o consumo de energia é reduzido e a sensibilidade e a resolução da imagem são aumentadas. Uma fotografia tirada de um sensor super-CCD de 1,3 megapixels é quase idêntica em qualidade à obtida de um sensor "quadrado" tradicional com resolução de 2,1 megapixels. Uma câmera digital ainda é mais cara que as convencionais. No entanto, na realidade não é tão caro, dadas as suas vantagens. Economiza tempo e o custo de sua manutenção, ao contrário do filme, pode ser reduzido a quase zero. Afinal, a memória de uma câmera digital pode ser usada repetidamente, as baterias podem ser recarregadas e as fotos não podem ser exibidas em papel, mas armazenadas apenas em formato eletrônico. Autor: Musskiy S.A.
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