Реферат: История развития фотографии и фототехники
Появление в 1890-х гг. фотоматериалов с большой светочувствительностью, введение катушечной плёнки со светозащитной бумагой дало толчок дальнейшему развитию фототехники, сопровождавшемуся переходом от сравнительно тяжёлых и громоздких бокс-камер к более лёгким и миниатюрным, карманным складным фотоаппаратам с гофрированным мехом. Наиболее известным и технически совершенным было семейство фотоаппаратов типа "Иконта" (Германия), первый из которых был изготовлен в 1929 году. Поиск новых конструктивных решений и возможностей привёл к созданию стерео - и панорамных фотокамер. Первый опыт стереоскопического фотографирования предпринял Мозер в 1844 году. Принцип действия двухобъективного стереофотоаппарата в 1849 году описал известный английский физик-оптик Д. Брюстер. В 1850 году Милле и в 1852 году Дансер изготавливают фотокамеры для съёмки на дагерротипных пластинках.
Впервые в России стереоскопический аппарат был разработан И.Ф. Александровским в 1854 году. Конструктор Д.П. Езучевский создал в 1875 году стереоскопический фотоаппарат, рассчитанный на 12 сухих бромо-желатиновых пластинок размером 17Х8,5 см. Фотокамера была снабжена затвором, позволявшим фотографировать моментально и с выдержкой. Аппарат широко применялся для географических и других научных исследований. На выставке в Париже в 1878 году он был отмечен бронзовой медалью.
В 1912 году американец Дж. Смит изготовил малоформатный фотоаппарат с размером кадра 24Х36 мм на 35-мм киноплёнку. Затем были выпущены камеры такого типа во Франции ("Хомеос-3"), Германии ("Минограф") и др. Однако они не оказали заметного влияния на развитие фотоаппаратуры. В 1913 году О. Барнак - инженер-конструктор немецкой фирмы Э. Лейца - изготовил первый прототип малоформатного фотоаппарата, названный впоследствии "Пра-Лейка". В 1925 году была изготовлена первая партия (1000 шт) малоформатных фотоаппаратов "Лейка-1" с фокальным затвором, выдержками от 1/20 до 1/500 с и объективом "Эльмакс 3,5/50". Благодаря точности изготовления, оригинальной компоновке эта камера открыла новый этап в фотоаппаратостроении и фотографии.
Развитие фототехники привело к созданию миниатюрных фотоаппаратов (первая разработка-фотокамера "Минокс" В. Заппа, 1935), камер с использованием дисковой фотоплёнки (Д. Дилкс, 1926), фотокамер для технической фотографии в промышленности и науке (семейство аппаратов "Техника" германской фирмы "Линхоф" и аппараты "Синар" швейцарской фирмы).
1.3 Цифровые фотоаппараты
История создания цифровых фотокамер началась с развитием телевидения в 1940 - 1950 годах. Тогда только начинали искать пути записи изображений. Первый прорыв был совершен в 1951 году Bing Crosby лабораторией, которой удалось сделать запись электрических импульсов на магнитную ленту. К 1956 году технология работала настолько хорошо, что стала неотъемлемой частью телевизионных технологий. Это, в соединении с развитием компьютеров, и есть начало цифровых технологий.
Следующий большой шаг произошел в 1960 годах на полигонах НАСА. Прежде, чем на луну отправились астронавты, были сделаны глобальные исследования поверхности луны. Эти исследования показали, что обычный аналоговый сигнал, возвращаясь к земле, настолько слаб, что невозможно было расшифровать изображения. НАСА придумало технологию зашифровки изображения на компьютере. Данные были обработаны таким образом, что изображение превратилось в цифровой сигнал, а шум был удален. После этого "холодная война" только ускорила развитие цифровых изображений.
Цифровая фотография - синтетическая дисциплина, которую в равной степени можно считать как разновидностью фотографического искусства, так и одной из периферийных компьютерных технологий. По сравнению с традиционной фотографией ее цифровое дитя очень молодо - точкой отсчета истории цифровой фотографии, по-видимому, можно считать 1969 год - изобретения альтернативы химической фотопленки. Такой альтернативой стал созданный в Bell Labs новый тип полупроводниковых устройств, получивший название CCD (Charge Coupled Device - прибор с зарядовой связью, ПЗС) и предназначенный для регистрации изображений в цифровой форме. Сегодня ПЗС широко применяются в самых разнообразных устройствах: сканерах, факсимильных аппаратах, цифровых фото - и видеокамерах и даже телескопах, обращенных к самым удаленным галактикам.
Безусловно, успехи в области профессиональной цифровой фототехники быстро экстраполируются и на потребительские устройства, которые становятся все более мощными, удобными и дешевыми. Прототип потребительской цифровой фотокамеры - первая Mavica с цифровым захватом изображений, но аналоговым методом их записи - был выпущен компанией Sony в 1981 году, когда массовый рынок был еще совсем не готов к принятию новой технологии. До выхода первой потребительской камеры Apple QuickTake 100, имевшей разрешение VGA (640x480), прошло 13 лет. Но затем новые устройства посыпались как из рога изобилия. Переломным в истории цифровой фотографии можно считать 95-й год, когда появились первые потребительские фотоаппараты с разрешением 640х480. Затем началась гонка за снижение цены и приближении качества цифровой фотографии к качеству пленки. В 1995 году появились VGA-камеры Apple QuickTake 150 и Kodak DC40 ценой около 1000 долл., а в конце того же года вышла первая действительно успешная модель - Casio QV100. В 1996 году на рынок пришла компания Olympus, ознаменовав свое появление концепцией комплексного подхода к цифровому фото, основанной на создании локальной пользовательской инфраструктуры: камера + принтер + сканер + персональное хранилище фотоинформации.
Для таких гигантов традиционной оптики и фототехники как Olympus, и последовавшими за ними Fujifilm, Canon и Nikon переход к цифровым технологиям был логичным шагом. У американских же фирм отношения с цифровой фотографией сложились сложные. Еще в 90-х годах Kodak заявила о том, что будущее за цифровой фотографией, однако ее усилия по приближению светлого будущего оказались противоречивыми. В итоге к 2000-му году бизнес цифровой фотографии стал для нее убыточным, Kodak не выдерживала напора японских фирм. Сейчас фирма борется за восстановление лидирующих позиций. Еще больше пострадала другая американская компания - Polaroid.
А гиганты продолжают совершенствовать цифровые камеры. Направлений совершенствования здесь достаточно много: это и чисто технические (разрешающая способность, чувствительность, скорость записи снимка, объем памяти, характеристики оптики), и функциональные. Особое внимание уделяется плавному пересаживанию на цифру профессиональных и продвинутых фотографов: для них выпускаются модели со сменными объективами и поддерживаются линейки зеркальных фотоаппаратов. Для невзыскательной публики выпускаются элегантные мыльницы, которые скорее уже напоминают портсигары (например, линейки Casio Exilim или Samsung SCD).
2. История изобретения фотографии
Фотография сопровождает нас всю жизнь. Она взирает на нас с газетных и журнальных страниц. "Намертво" приклеена к нашим документам. Она в наших семейных альбомах. Красуется на стенах и витринах. Фотография - это зримый образ истории. Казалось бы, фотография была всегда, так она привычна для нас. Тем не менее этому явлению чуть больше полутора веков. История фотографии интересна, подчас драматична и очень поучительна.
По своему значению в истории мировой культуры открытие фотографии сравнимо с изобретением книгопечатания. Поскольку большая часть информации воспринимается человеком в виде зрительных образов, создание различных процессов и устройств, фиксирующих визуальную информацию техническими средствами, обогатило общество принципиально новыми возможностями. Поэтому чем дальше в прошлое уходит всё то, что связано с открытием фотографии, тем больший интерес вызывают личности ее изобретателей.
2.1 Дагерротипия
Первая попытка получить изображение с помощью камеры обскуры была предпринята в Англии в 1802 году Гемфри Дэви и Томасом Веджвудом, которые экспонировали в камере обычную бумагу, пропитанную раствором азотнокислого серебра и поваренной соли. С помощью такой бумаги, между волокнами которой образовывался в результате пропитки хлорид серебра, можно было получить изображение различных фигур. Правда, вскоре эксперименты были прекращены, так как экспонирование длилось часами, а изображение получалось малоконтрастным и при рассмотрении на свету полностью исчезало.
Несколько позже во Франции по разработке методов получения изображения на светочувствительных веществах начал свои исследования Жозеф Нисефор Ньепс. Изучая различные светочувствительные вещества, он обнаружил, что если чистый кристаллический йод подвергнуть возгонке, а затем пары его сублимировать на серебряную пластинку, то такая пластинка становится светочувствительной.
Ж.Н. Ньепс в то время не мог понять, что в этом случае образуется светочувствительное йодистое серебро. Учитывая то обстоятельство, что изображение получалось при экспонировании в камере-обскуре крайне вялым (слабо контрастным), Ж.Н. Ньепс пришел к заключению, что йод непригоден для получения изображении окружающих нас предметов.
Это побудило Ж.Н. Ньепса направить свои усилия по другому пути на исследования асфальта-смолы природного органического происхождения, который обладал хорошей растворимостью в некоторых растительных маслах, например, в лавандовом масле. Светочувствительный асфальт наносился тонким слоем на цинковую или оловянную пластину, которая затем экспонировалась в камере-обскуре с очковой линзой. При действии света асфальт терял растворимость и становился твердым. В лавандовом масле происходило растворение асфальта только в участках, где не действовал свет. Затем после обработки в лавандовом масле цинковая пластина травилась азотной кислотой на определенную глубину и после этого остатки затвердевшей смолы удалялись с ее поверхности.
Полученные на пластине углубления заполнялись типографской краской с помощью валика. Прикладывая сверху лист бумаги, можно было получить одноцветное позитивное изображение. Несмотря на очень низкую светочувствительность асфальта (выдержка на прямом солнечном свете достигала 6-8 часов), Ж.Н. Ньепс считал, что предложенный процесс может быть с успехом применен для изготовления типографских клише картин, рисунков, чертежей. В 1825 году он опубликовал свое открытие, назвав его гелиографией. Однако предложенный процесс как чисто фотографический метод широкого развития не получил. Итак, Ж.Н. Ньепс был первым, кто получил фотографическое изображение на светочувствительном веществе с помощью камеры-обскуры.
В то же самое время в Париже художник-декоратор Луи Жак Манде Дагерр изобрел так называемую диораму. Диорама представляла собой ряд картин на длинной ленте холста, очень больших размеров, закрепленного на двух вертикальных валах. Перематывая эту ленту с одного вала на другой, Л.Ж. Дагерр демонстрировал свои пейзажи зрителям: "Дремучий лес в разные часы дня", "Извержения Везувия" и др., применяя при этом разные приемы освещения. Это было любимое зрелище парижан.
За короткий период времени диорама несколько раз горела, и Л.Ж. Дагерр потратил много усилий на ее восстановление. Одновременно он продолжал искать способ, позволяющий быстрее рисовать такие большие полотна. Посетив однажды в Париже оптическую мастерскую знаменитого оптика В. Шевалье, Дагерр узнал от него об экспериментах Ж.П. Ньепса по изысканию светочувствительных веществ, позволяющих регистрировать всякого рода изображения. В 1827 году Дагерр и Ньепс заключили договор о совместном сотрудничестве. Вскоре, в 1833 году, Ньепс умер, и Дагерр по условиям договора унаследовал оборудование и все дневники экспериментов.
Повторяя опыты Ж.Н. Ньепса по возгонке йода на серебряную пластину, при случайных обстоятельствах Дагерр получил отчетливое и хорошо видимое позитивное изображение объекта съемки.7 января 1839 года секретарь Парижской академии наук, физик и астроном Доминик Франсуа Араго доложил об успехах художника Л.Ж. Дагерра, получившего с помощью светового луча прочное изображение на серебряной пластине в камере-обскуре.
30 июля 1839 года великий химик Гей-Люссак убедил пэров в том, что изобретение имеет будущее, и Французская палата депутатов одобрила закон о приобретении его в собственность государства и назначила пожизненную пенсию не только Дагерру в сумме 6000 франков в год, но и наследнику Ньепса сыну Исидору Ньепсу в сумме 4000 франков. В августе 1839 году способ был обнародован и назван дагерротипией . Это выдающееся изобретение легло в основу всего последующего развития фотографии.
Существо процесса заключается в том, что медная пластина, покрытая тонким слоем серебра, тщательно отполированная до зеркального блеска, помещается в специальный ящик, полированной стороной вниз. Снизу ящика под пластиной помещается чашка с кристаллическим йодом. При подогреве йод начинает возгоняться и пары его сублимируются на полированной серебряной пластине. Йод вступает в реакцию с серебром, и пластина покрывается тонким слоем йодистого серебра, становясь светочувствительной. Такая чувствительная пластина экспонировалась в камере-обскуре с очковой линзой. После экспонирования пластину помещали в тот же ящик, но теперь в чашку вместо йода наливали ртуть. При подогревании она испарялась, в пары ее оседали на поверхности экспонированной пластинки только в тех местах, где подействовал свет, давая при этом отчетливое позитивное изображение объекта.
Заслуга Л.Ж. Дагерра состояла в том, что он впервые нашел способ превращения скрытого/изображения в видимое. Суть этого явления, которое сам Л.Ж. Дагерр не смог объяснить, заключалась в том, что йодистое серебро под действием света разлагалось с выделением мельчайших частиц металлического серебра, на которых концентрировались пары ртути. Проявленная в парах ртути пластинка затем обрабатывалась в течение нескольких часов в растворе поваренной соли для удаления йодистого серебра, оставшегося в участках, где не действовал свет. Позже удалось существенно сократить процесс удаления неэкспонированного йодистого серебра за счет использования тиосульфата натрия, который был предложен еще в 1839 году астрономом Д. Гершелем. Л.Ж. Дагерр рекомендовал разработанный им процесс в основном для получения портретов.
При портретной съемке выдержки достигали на ярком солнечном освещении 15 мин, из-за низкой светочувствительности йодистого серебра. Это было большим неудобством. Для преодоления этих трудностей интенсивно проводились работы в двух направлениях по усовершенствованию процесса дагерротипии, а именно, как по пути повышения яркости оптического изображения, даваемого камерой-обскурой, так и по пути увеличения светочувствительности фотопластинок. Появилась потребность в разработке светосильных оптических систем, лишенных аберраций, так называемых ахроматических линзах, которые клеились из двух стекол, так как простое увеличение светосилы линзы в камере-обскуре существенно ухудшало качество изображения из-за аберраций, присущих оптическим системам.
С другой стороны, для повышения светочувствительности полированной серебряной пластинки чуть позже стали применять не чистый йод, а смесь йода с небольшим количеством брома, что способствовало повышению свето-чувствительности в несколько раз.
Все эти мероприятия привели к тому, что уже в 1841 году выдержки сократились с 15 мин до 3 мин, а дагерротипия, как дешевый и быстрый способ получения портретов, получила повсеместное распространение, несмотря на то, что ей присущи были следующие недостатки: изображение было видно только при рассмотрении под определенным углом; для получения изображения нужна была дорогая серебряная пластина; невозможность моментальной съемки из-за малой светочувствительности; пары ртути, которая использовалась для визуализации изображения, очень ядовиты; изображение малоустойчиво, так как амальгама постепенно разлагалась с выделением ртути; изображение на пластинке получалось в одном экземпляре и было зеркально-обращенным.
Последующая замена дорогих серебряных пластинок на стеклянные с нанесенным на них тонким слоем из металлического серебра еще более удешевила этот процесс и это способствовало тому, что он просуществовал до 1852-1853 гг.
2.2 Тальботипия
Почти одновременно с Ж.Н. Ньепсом и совершенно независимо от него в Англии над методами получения фотоизображения работал видный ученый того времени Вильям Генри Фокс Тальбот. В своей работе он исходил из способа, предложенного в 1802 году Г. Дэви и Т. Веджвудом, купавших бумагу в растворе азотнокислого серебра, а затем в растворе поваренной соли и сумевших получить видимое изображение предметов, положенных на светочувствительную бумагу. Фокс Тальбот нашел, что изменение последовательности купания бумаги в указанных выше растворах существенно повышает светочувствительность. Если Г. Дэви и Т. Веджвуд не смогли найти способа закрепления полученного на бумаге изображения, которое при рассматривании под действием света исчезало, то Фокс Тальбот впервые предложил обрабатывать пропитанную бумагу после длительного экспонирования в растворе поваренной соли для удаления оставшегося хлористого серебра. Это мероприятие позволило "закреплять" полученное изображение на бумаге и делать его устойчивым по отношению к дальнейшему воздействию света. Разработанный Фоксом Тальботом 20 августа 1835 года процесс получил название калотипия .
Однако Фокс Тальбот, будучи крупным ученым, занимаясь широким кругом вопросов, не придал большого значения разработанному способу и не занимался его совершенствованием. Издание в 1839 году Л.Ж. Дагерром своей работы и широкое распространение дагерротипии заставило Фокса Тальбота вернуться к исследованиям в этом направлении. Он решил улучшить свой процесс, учитывая при этом и недостатки, присущие дагерротипии. В 1842-1843 гг. Фокс Тальбот разработал новый фотографический процесс, впоследствии названный тальботипией , который во многом предопределил дальнейшее развитие фотографии.