История информационных технологий

         

Фотография и кино


Предшественником фотографии была камера-обскура (рис. 6.1) - прибор, дающий возможность воспроизводить в уменьшенном виде находящиеся перед ним предметы и виды природы. Он представляет собой светонепроницаемый ящик с маленьким отверстием в центре одной из стенок. На его противоположной стенке получается обратное ("вверх ногами") изображение предметов, находящихся перед отверстием.

Словосочетание "camera obscura" в переводе с латыни означает "темная комната". Упоминания о камере-обскуре встречаются еще в V веке до н. э. - китайский философ Ми Ти описал возникновение изображения на стене затемненной комнаты. Упоминания о камере-обскуре были и у Аристотеля.


Рис. 6.1.  Камера-обскура

Вероятно, первым использовал камеру-обскуру для зарисовок с натуры Леонардо да Винчи. Он подробно описал ее в своем "Трактате о живописи". В 1686 году Йоганнес Цан спроектировал портативную камеру-обскуру. Она была оснащена зеркалом, расположенным под углом 45° и проецирующим изображение на матовую, горизонтальную пластину. В отверстие камеры-обскуры помещали линзу, что позволяло значительно увеличить яркость и резкость изображения. Многие художники (например, Ян Вермеер Дельфтский) использовали камеру-обскуру для зарисовки изображений - пейзажей, портретов, бытовых зарисовок. Если к матовому стеклу приложить полупрозрачную бумагу, то на ней можно с помощью карандаша довольно точно зафиксировать на просвет изображение на стенке. Для этого нужно аккуратно обвести контуры изображения на бумаге. Так поступал художник Каналетто, что позволило ему запечатлеть пейзажи Венеции с документальной точностью. Камера-обскура в дальнейшем послужила основой для получения фотографических снимков. Нужно было найти способ закрепить изображение на каком-нибудь материале, например на камне или бумаге, не используя карандаш, резец или кисть.

Первым, кому удалось это сделать, был француз Жозеф Ньепс (1765-1833). Рисовать он не умел и стремился заставить "рисовать" свет.
Для этого он покрывал поверхность пластины из стекла, меди или сплава олова со свинцом тонким слоем асфальтового лака (битума), растворенного в животном масле. Это и был первый светочувствительный материал. Ньепс засвечивал его в камере-обскуре в течение нескольких часов. Когда полученное на покрытии изображение затвердевало и становилось видимым невооруженным глазом, Ньепс в темной комнате обрабатывал пластину кислотой. Она растворяла покрытие линий изображения, защищенное от воздействия света во время экспозиции (то есть времени выдержки при засветке). Затем гравер четко гравировал линии, покрывал пластину чернилами и отпечатывал необходимое количество экземпляров рисунка. В результате получалась гравюра, созданная не художником, а светом, - гелиография (в переводе с греческого - "нарисованная светом"). Первое стойкое изображение в камере-обскуре Ньепс получил в 1822 году. Экспозиция при этом была равна 8 часам.


Рис. 6.2.  Ж. Ньепс

Так Ньепс впервые в истории сумел избавиться от услуг художника и зафиксировать точное изображение объекта, "нарисованное" светом. Но при этом использовался ручной труд гравера. Такая гелиогравюра представляла собой лишь начальный этап в изобретении фотографии. Четкость изображения на гелиогравюрах была невелика.

Французский художник и изобретатель Луи Дагер (1787-1851) на основе опытов Ж. Ньепса разработал первый практически пригодный способ фотографии - дагерротипию (1839 г.).


Рис. 6.3.  Л. Дагер

Л. Дагер не изобрел фотографию - право первенства принадлежит Ж. Ньепсу, - но сделал ее действующей и популярной.

Его идея заключалась в том, чтобы получать изображение на полированной поверхности серебряной пластины, пропитанной парами йода: они делали ее чувствительной к свету. Эту пластину он помещал в камеру-обскуру и подвергал экспозиции, а проявлял парами ртути.

Он достиг результата в 1837 году после 11 лет опытов. Полученное и проявленное в парах ртути изображение он фиксировал, промывая экспонированную пластину раствором соли и горячей водой.


Позднее соль была заменена другим фиксирующим веществом - гипосульфитом натрия. В результате смывались частицы йодистого серебра, не подвергшиеся воздействию света. Время экспозиции пластины в камере-обскуре составляло от 15 до 30 мин. (в то время как при гелиографии Ньепса требовалась экспозиция до 8 ч).

В результате получалась единственная фотография-позитив, названная автором дагерротипом. Несколько таких пластинок сделать было невозможно. Изображение на пластине получалось зеркальным. Рассматривать его можно было только при определенном освещении. Но Дагер сумел при получении изображений на дагерротипе, "нарисованных" светом, избавиться от услуг не только художника, но и гравера. Это и сделало его процесс доступным и практичным.

Дагер вызывал в Париже значительный интерес публики. С тяжелой фотографической камерой и громоздким оборудованием он делал свои дагерротипы на бульварах.

7 января 1839 года известный астроном и физик Араго доложил французской Академии наук о работах Дагера.

Вскоре ученые, художники и любители улучшили процесс Дагера. Они сократили время экспозиции до нескольких минут. Применение призмы дало возможность перевернуть изображение на дагерротипе из зеркального в нормальное. Дагерротипы передавали мельчайшие детали снимаемых объектов. К 1841 году была создана камера меньшего размера, а ее вес уменьшился в 10 раз.

Английский физик, химик Уильям Толбот (1800-1877) изобрел негативно-позитивный процесс в фотографии (калотипию).


Рис. 6.4.  У. Толбот

Он пытался копировать виды природы с помощью камеры-обскуры. Но он тоже не обладал навыками рисования. Поэтому ему захотелось зафиксировать изображение, которое он видел в камере-обскуре. Толбот знал о том, что свет может воздействовать на свойства различных материалов, и он изобрел такой светочувствительный материал. Для этого он погружал лист бумаги в слабый раствор соли, а затем в раствор нитрата серебра. При этом в бумаге образовывался хлорид серебра и она становилась светочувствительной.



В 1835 году Толбот с помощью камеры делал снимки на своей светочувствительной бумаге, пропитанной хлористым серебром. Так он получил первый в мире негатив. К нему он прикладывал другой такой же лист бумаги и засвечивал их. Так Толбот сделал позитивный отпечаток. Первые снимки были темными, нечеткими и "пятнистыми", а чувствительность бумаги была очень низкой.

В январе 1839 года Толбот узнал о том, что в Академии наук в Париже Араго сделал сообщение об изобретении Л. Дагера - дагерротипе. Это побудило Толбота опубликовать сообщение о своем процессе. 31 января 1839 года он сделал в Лондонском королевском обществе доклад "Некоторые выводы об искусстве фотогеничного рисунка, или о процессе, с помощью которого предметы природы могут нарисовать сами себя без помощи карандаша художника".

Известный ученый Джон Гершель назвал изобретение Толбота фотографией и пустил в обращение слова "негатив" и "позитив".

В 1840 году У. Толбот изменил и улучшил свой процесс. Это позволило ему делать фотографии за несколько минут. Он назвал свой процесс калотипией (от греч.слов kalos - красивый и typos - отпечаток), впоследствии получившей название толботипия.

Проявлял он бумагу в кислоте, затем фиксировал изображение в растворе гипосульфита, промывал негатив в чистой воде, высушивал и натирал воском, делая его прозрачным. С помощью солнечного света он делал с негатива контактные отпечатки на хлоросеребряной бумаге.

Калотипия Толбота и дагерротипия Дагера имели принципиальные различия. В дагерротипе сразу получалось позитивное, зеркально отраженное изображение на серебряной пластине. Это упрощало процесс, но делало невозможным получение копий. В калотипии сначала изготовлялся негатив, с которого можно было сделать любое количество позитивных отпечатков. Поэтому калотипия намного ближе к современной фотографии, несмотря на то, что качество дагерротипии было намного выше, чем калотипии.

В 1844-1846 годах Толбот издал первый альбом "Карандаш природы" с фотографическими художественными иллюстрациями - видами природы и архитектуры, а в 1851 году разработал метод мгновенной фотографии.



В том же 1851 году английский изобретатель Ф. Скотт Арчер стал применять "мокрый" фотографический процесс. Листы стекла поливали смесью солей серебра с раствором нитроцеллюлозы в спирте (коллодием). Эти мокрые пластины экспонировали и проявляли без высушивания. Поэтому на съемку фотограф нес с собой целую походную фотолабораторию: громоздкий фотоаппарат, запас пластинок, химикалии, посуду и палатку для работы с ними в темноте. Это было крайне сложно и неудобно.

В 1871 году английский изобретатель Р.Л. Меддокс создал пластинку с сухим бромосеребряным желатиновым слоем, а в 1873 году немецкий ученый Г. Фогель сделал открытие, позволившее увеличить чувствительность фотоматериалов и значительно уменьшить время экспозиции. В 1887 году американец Г. Гудвин изобрел фотопленку на гибкой нитроцеллюлозной подложке.

В 1880 году американский изобретатель Джордж Истмен (1854-1932) разработал процесс изготовления сухих фотографических пластин, использование которых существенно упростило работу фотографа, и в том же 1880 г. основал фирму Eastman Dry Plate and Film Company для их производства, преобразованную в 1892 в Eastman Kodak Company.


Рис. 6.5.  Д. Истмен

В самом конце ХIХ - начале ХХ века Д. Истмен создал модель портативного фотоаппарата и открыл пункты по обработке фотопленки и печати фотографий по всему миру. Девизом его фирмы Коdак стало изречение: "Нажмите кнопку, мы сделаем остальное!"

Первый фотоаппарат "Кодак", появившийся в 1888 году, был простой портативной камерой, вмещавшей ролик бумаги на 100 снимков (рис. 6.6). Камера с отснятыми снимками возвращалась производителю для проявления, печати и перезарядки. В 1889 году Истмен разработал прозрачную пленку. В 1900 году он создал более простую фотокамеру, которой могли пользоваться даже дети. Стоила она всего 1 доллар и продавалась вместе с роликом пленки в кассете, которую после фотографирования можно было отправить на завод-изготовитель для проявки и печати. Такими камерами пользовались миллионы любителей фотографии.




Рис. 6.6.  Фотоаппарат "Кодак" для ролевой пленки (1888 г.)

В последующие годы фирма Eastman Kodak внедрила еще целый ряд новшеств. Она была первой компанией, создавшей оборудование для домашней киносъемки и цветную пленку для слайдов (диапозитивов). В 1960 году фирма разработала кинопленку в кассетах, а в 1982 году - фотокамеры с автоматическим использованием фотовспышки в случае необходимости, с автоматической наводкой на резкость и автоматической перемоткой пленки после съемки каждого кадра. С их появлением девиз Д. Истмена "Нажмите кнопку, мы сделаем остальное!" приобрел буквальный смысл для миллионов даже самых неопытных фотолюбителей. Пункты фирмы Kodak по проявке фотопленок и печати фотографий с них существуют во многих странах мира, в том числе и в России.

Немецкий механик и изобретатель Оскар Барнак (1879-1936) создал в 1911-13 годах первую миниатюрную фотокамеру "Лейка" (Leica 1A), которая появилась в продаже в 1924 году.


Рис. 6.7.  Фотокамера


Рис. 6.8.  Оскар Барнак Leica 1A

Успех этой камеры привел к широкому распространению 35-мм камер во всем мире. О. Барнак установил стандарт кадра 24х36 мм для всех миниатюрных фотокамер, существующий и в наши дни.

Современные фотоаппараты полностью автоматизированы, снабжены встроенной фотовспышкой, сами производят наводку на резкость снимаемого объекта, определяют выдержку в зависимости от условий освещения, при необходимости включают фотовспышку, автоматически перематывают пленку на следующий кадр. Цветная фотопленка имеет очень высокую чувствительность, позволяющую снимать практически при любых условиях. Она теперь выпускается всего четырех градаций чувствительности 100, 200, 400 и 800 единиц, в кассетах на 12,24 и 36 кадров (рис. 6.9). Фотолюбителю нужно только выбрать объект съемки и вовремя нажать на спусковую кнопку. Особенной популярностью пользуются у фотолюбителей миниатюрные фотоаппараты, шутливо называемые "мыльницами". Процессы проявления фотопленки и фотопечати на высококачественной цветной фотобумаге давно автоматизированы в многочисленных фотолабораториях всемирно известных фирм "Кодак" и "Фуджи".




Поэтому домашние фотолаборатории почти исчезли в наши дни. Пластмассовые светонепроницаемые кассеты с фотопленкой вставляются в фотоаппараты и вынимаются из них с уже отснятой фотопленкой на свету (разумеется, после обратной перемотки в закрытом фотоаппарате). Поэтому фотолюбитель уже не нуждается в затемненном помещении для зарядки пленки в кассету.


Рис. 6.9.  Фотопленка в стандартной кассете

еперь у фотолюбителя только одна забота - правильно выбрать кадр для съемки и вовремя нажать на спусковую кнопку. Все остальное сделает за него современный фотоаппарат (рис. 6.10) - автоматически наведет на резкость, в зависимости от условий освещения выберет диафрагму и выдержку, применит, если нужно, фотовспышку, произведет экспозицию и даже перемотает пленку на следующий кадр после окончания съемки предыдущего. Когда же вся пленка кончится, аппарат автоматически перемотает всю экспонированную пленку обратно в кассету. Фотолюбителю остается только достать отснятую кассету и отнести ее в фотолабораторию для проявки и печати на автоматическом оборудовании. Поэтому качество любительской фотосъемки резко возросло. Когда в такой автоматизированный фотоаппарат вставляют новую кассету с неэкспонированной пленкой, то он автоматически перематывает ее на первый кадр и сам определяет чувствительность этой пленки. После этого аппарат снова готов к работе. Наиболее соверш енные модели снабжены календарем и автоматически экспонируют на каждый кадр дату съемки.


Рис. 6.10.  Современный фотоаппарат-"мыльница"

В 1960-1980-е годы широкое распространение получила фотосъемка на диапозитивную цветную пленку (так называемые слайды). Их нужно рассматривать на просвет с помощью диапроектора. Слайды дают высокое качество изображения, но после появления за последние десятилетия высококачественной позитивной фотографии их популярность значительно снизилась.

Изобретатель и предприниматель Э. Лэнд разработал в 1947 году диффузионный фотографический процесс, при котором химико-фотографическая обработка негативного фотоматериала и получение позитива происходят одновременно.


Другими словами, он изобрел одноступенчатый процесс проявления и печати в фотографии. На его основе он создал фотоаппарат моментальной фотографии, названный им Polaroid. Такое же название он дал и своей фирме. Проявление и фиксирование изображения происходит внутри разработанного им фотоаппарата. Для этого в аппарат Polaroid вставляется специальный картридж - фильмпакет, рассчитанный на получение 10 фотоснимков размером 8,8х10,7 см, с сухими химикалиями. Главное достоинство этого аппарата - оперативность съемки. Сразу же после нажатия на спусковую кнопку из аппарата появляется белый картонный квадрат, на котором в течение одной минуты проявляется готовое позитивное цветное фотоизображение. Но на этом достоинства кончаются: качество снимка значительно хуже, чем у современного обычного фотоаппарата, снимок - всего в одном экземпляре, размножить или увеличить его нельзя.



Лэнд Эдвин (1909-1991) - американский ученый и изобретатель, автор более 500 патентов. В 1932 году разработал поляризационный фильтр, названный им Polaroid, на основе субмикроскопических кристаллов, внедренных в пластик.

В 1937 году основал корпорацию Polaroid Corp. в Кэмбридже (штат Массачусетс). В 1941 году разработал объемный кинопроцесс на основе поляризации света.

В 1947 году он продемонстрировал фотоаппарат, названный им Polaroid Land Camera, который печатал готовую фотографию через 60 секунд после съемки. Сначала был применен процесс, основанный на жидких химических реактивах ("мокрый" процесс), а позднее были использованы сухие реактивы - процесс стал "сухим". Первые фотографии Поляроида были черно-белыми, затем были получены цветные фотографии. Камера "Поляроид" благодаря простоте и быстроте получения готовых цветных фотографий стала одной из самых популярных в мире.

Итак, фотографический процесс получения изображений на поверхности стеклянной пластинки, пленки или бумаги, покрытой светочувствительным слоем солей серебра, основан на химическом действии света, вызывающем разложение этих солей.


Изображение фотографируемого объекта в фотоаппарате с помощью объектива проецируется на светочувствительную поверхность пластинки или пленки, которая затем проявляется и фиксируется. На ней получается негативное изображение объекта. С этого негатива на светочувствительной фотобумаге печатаются фотографии.

После изобретения фотографии стало возможным получить движущиеся изображения. Для этого сначала фотографируют на кинопленку последовательные положения движущегося предмета, а затем также последовательно показывают эти кадры с помощью проектора. При перемещении пленки от одного кадра к следующему световой поток перекрывается скачковым механизмом (или обтюратором). Благодаря этому зритель видит только последовательный ряд размещенных на пленке неподвижных кадров. Если снимать, а потом показывать пленку со скоростью 16, а лучше 24 кадра в секунду, то зрители за счет инерционности зрения не замечают смену кадров и движение на экране кажется непрерывным.

Первым, кто создал оптический прибор для демонстрации движущихся картинок, был Томас А. Эдисон. Патент на свой прибор - кинетоскоп - он получил в 1891 году.

Кинетоскоп (от греческого кинетос - движущийся и скопио - смотреть) Эдисона представлял собой ящик с глазком-окуляром, с помощью которого смотреть фильм мог только один человек. Внутри ящика через систему роликов протягивалась пленка с фильмом длительностью около полминуты. Таким образом, кинетоскоп был прибором индивидуального пользования. В 1894 году Эдисон открыл зал "Кинетоскоп Парлор". В нем он установил 10 ящиков-кинетоскопов для демонстрации фильмов. Один сеанс стоил 25 центов. Однако смотреть фильм через глазок-окуляр было неудобно.

В 1895 году свой первый кинофильм в парижском кафе показали братья Люмьер. Демонстрировали они его с помощью кинопроектора, проецировавшего изображение на большом экране. Это дало возможность показывать фильм сразу многим зрителям. В результате кинетоскопы Эдисона для индивидуального просмотра фильмов не выдержали конкуренции и уступили место кинопроекторам.





Братья Огюст (1862-1954) и Луи (1864-1948) Люмьер - изобретатели кинематографа и постановщики первых в мире кинофильмов.

Отец их был художником, увлекавшимся фотографией. Собственно изобретателем кинематографа был Луи, но Огюст помогал брату и принимал активное участие в киносъемках.

Первый киносеанс братья Люмьер провели в парижском Гран-кафе на бульваре Капуцинов в 1895 году. За 1895-1896 годы они сняли около 50 короткометражных фильмов. Им принадлежит и само название "кинематограф". Снимали они документальные картины (например, знаменитое "Прибытие поезда на вокзал"), комедии ("Политый поливальщик"), и игровые картины. Киносеансы шли под аккомпанемент пианино или саксофона. Последний свой фильм братья Люмьер сняли в 1898 году, а всего ими было снято около 1800 кинолент.

Их изобретение быстро распространилось сначала в Европе, а затем и в Америке.

Братья Люмьер подарили миру не только кинематограф. Другой важной областью их исследовательской работы была фотография: сначала черно-белая, а затем и цветная. Работая многие годы, они разработали рецепт автохрома - пластинок для цветной фотографии. На стеклянную пластинку они наносили мелко размельченный крахмал, синий, красный и зеленый краситель, сажу, клей, фотоэмульсию, смешивали и высушивали их. Братья Люмьер разработали технологию и организовали промышленное производство пластинок автохрома. Фотолюбители получили стеклянные пластинки с позитивным изображением и яркими цветами. С них можно было напечатать фотографию или рассматривать снимки под лупой, их можно было вставить в диапроектор или сохранить в фотоальбоме.

Доступная цена, высокая по меркам начала века скорость съемки и натуральность получаемых снимков обеспечили коммерческий успех изобретению Люмьеров. Пластинки автохрома производили с 1907 до 1932 года.

До нашего времени сохранилось несколько десятков тысяч цветных фотографий, сделанных на пластинках автохрома в 50 странах мира.

В течение почти 30 лет кино оставалось немым, а затем стало звуковым.


Для этого на кинопленке стали оптическим способом записывать звуковую дорожку, а при показе кинофильма считывать с нее звук с помощью фотоэлемента.

Первую оптическую систему записи звука в кино создал американский изобретатель Ли де Форест (1873-1961).


Рис. 6.11.  Ли де Форест

Непрозрачная область кинопленки, смежная с изображением, содержит фотографическую фонограмму в виде звуковой дорожки, ширина которой изменяется в соответствии с изменениями звука. По мере воспроизведения копии через кинопроекционную установку, световой луч лампы кинопроектора, проходя через фонограмму, передает изменения на фотоэлемент, преобразующий световой сигнал в электрический. Этот сигнал усиливается, обрабатывается с помощью фильтров и преобразовывается как звуковой. Оптический звук имеет ряд преимуществ, которые определили его универсальность. Прежде всего - экономичность при производстве, так как оптическая фонограмма печатается на пленке вместе с изображением. Срок жизни звуковой дорожки такой же, как и изображения, и может быть достаточно долгим. Оптическая считывающая головка, установленная в проекторе, - наиболее эффективная и простая в обслуживании технология из ныне существующих.

Впервые звук и изображение стали записывать на кинопленке, созданной Д. Истменом в конце XIX - начале XX века. Первый звуковой кинофильм "Звуки джаза" были выпущен в США в 1927 году. В нашей стране первый художественный звуковой фильм "Путевка в жизнь" был выпущен в 1931 году.

Фотографии и кинопленка многие годы были черно-белыми, а затем стали цветными, хотя первое цветное изображение француз Л. Дюко дю Орон получил еще в 1868-1869 годах.

Стандартный размер кадра 36-миллиметровой фото- и кинопленки составляет 24х36 миллиметров. По обеим сторонам кадра в ней имеются отверстия для ее протяжки при съемке и проекции на экран. Такая кинопленка используется в профессиональном кино. Для кинопередвижек применялась 16-миллиметровая кинопленка, а для любительского кино в 1960-1990-е годы широко использовалась 8-миллиметровая черно-белая и цветная кинопленка, в которой отверстия располагались с одной стороны.


В последние годы с появлением любительских видеокамер любительская киносъемка после 30-40-летнего существования полностью "вымерла": наступил век магнитной видеосъемки.

Однако профессиональное кино продолжает жить и сегодня. Большой прогресс достигнут за последние десятилетия в звуковом сопровождении кинофильмов. Сегодня каждый зритель, в каком бы месте зала он не находился, смотрит кинофильм с пространственным звуком и специальными эффектами, например, раскатами грома.

Долби (Dolby) - это технология записи и воспроизведения многоканального звука, создающего "эффект присутствия". Основа этой технологии - принцип размещения звука на двух дорожках в пространстве, выделенном для записи стандартной оптической звуковой дорожки. Дорожки несут информацию не только для левого и правого каналов (внутренний стереозвук), но также и информацию для третьего (центрального) канала и, что наиболее важно, - для четвертого канала (surround) объемного звучания окружающего звука и специальных эффектов в зале (рис. 6.12).


Рис. 6.12.  Акустическая система

Dolby Digital - это новейшая разработка в технологии кинозвука - шестиканальная цифровая оптическая запись дополнительно к четырехканальной аналоговой SR (surround) записи, размещенная на одной копии 35 mm. Цифровая дорожка расположена при этом справа на копии. Формат Dolby Digital доказал свои высокие качества, надежность и практичность в кинотеатрах всего мира.


Содержание раздела