Термин «фотография» впервые использовали 185 лет назад. По данным Яндекс Вордстат, за последние пять лет интерес россиян к пленочным фотоаппаратам увеличился вдвое. Даниил Курушин, кандидат технических наук, доцент кафедры информационных технологий и автоматизированных систем ПНИПУ, рассказал, как были сделаны самые первые фотографии, насколько современна технология 3D, почему изображение (не только с фотоаппаратов, но и наших глаз) получается перевернутым и как искусственный интеллект вернул популярность старым камерам.
Фооснимки / © Vika Strawberrika, Unsplash
«С греческого языка фотография переводится как «рисование светом». Самые первые «рисунки» были сделаны задолго до изобретения фотоаппарата. Еще в каменном веке существовали ритуалы посвящения подростков во взрослую жизнь. Они должны были преодолеть своеобразную полосу препятствий, и тени от факелов, превращающиеся в различные фигуры, играли особо важную роль в создании антуража. Кстати, теневые морды собак, птицы, которые получаются благодаря ловкости рук и игре со светом, своего рода тоже фотография», — считает Даниил Курушин.
Фотографии, которые можно сохранить на каком-либо вещественном носителе, сначала получались путем прорисовывания на ткани изображения, проецируемого через отверстие в перегородке. Создавалась специальная камера-обскура, обратная ее сторона затягивалась тканью, за которой находился художник. Он видел просвечивающее через ткань изображение и обводил контуры предметов. Затем писал красками по этому эскизу.
Первая настоящая фотография была сделана французским изобретателем и художником Жозефом Ницедором Ньепсом в 1826 году и известна как «Вид из окна в Лей Грас». Снимок был создан при помощи камеры-обскуры для экспонирования пластинки из пьютера (сплава олова), покрытой битумом. Из-за низкой светочувствительности процесс экспозиции занял не менее 8 часов при ярком солнечном свете, что подтверждается освещением противоположных стен зданий, возможным только при длительном воздействии солнечных лучей. Хотя современные исследования говорят, что экспозиция могла занимать несколько суток.
Камера-обскура — это простейшее устройство, которое позволяет получать оптическое изображение объектов. Оно представляет собой светонепроницаемый ящик с отверстием в одной из стенок и экраном на противоположной стенке. Лучи света, проходя сквозь отверстие, создают изображение на экране, которое можно наблюдать в моменте, но не зафиксировать.
На основе этого устройства были сделаны некоторые фотоаппараты, например, старые камеры с большой гармошкой. Единственное, что там добавилось, — затвор и линза.
Зачем фотограф забирался под темную ткань, чтобы сделать снимок?
«На самом деле это заблуждение: под ткань фотограф забираться был совсем не обязан. Камера проецировала изображение на матовую пластину, которую потом заменяли на фотоматериал. Разглядеть изображение на матовом стекле было удобнее, если затемнить себя. Практиковалась также наводка по рамке или через иной видоискатель, благодаря чему фотограф видел, что попадет в кадр. Тогда прятаться в черную ткань было необязательно», — объясняет эксперт ПНИПУ.
В середине XIX века в Великобритании стала популярна стереофотография, и одним из ее пионеров считается аристократка и фотограф-любитель Клементина Гаварден. Она создавала стереоскопические изображения ландшафтов вокруг поместья Дандрам, делая две фотографии с небольшим смещением для достижения трехмерного эффекта. В 1850-е годы были изобретены простые ручные стереоскопы для просмотра таких карточек. Эффект достигается за счет обмана мозга, вместо двух изображений он видит одно, глубинное.
«Вовсе нет. Например, в 1900 году путешественник, этнограф и востоковед Гомбожаб Цыбиков стал одним из первых подданных Российской империи, кому удалось проникнуть в недоступную для иностранцев Лхасу (Тибет). Во время путешествия Цыбиков фотографировал сквозь прорезь в ручном молитвенном барабане. Очевидно, камера была достаточно компактная», — рассказывает Даниил Курушин.
«Это тоже заблуждение. Когда объективы заменили отверстие в камере-обскуре, они сразу стали сменными. Просто вначале были достаточно дорогими (как и сейчас, порой) и острой необходимости в них не было. Снимали, например, семейные портреты в студии. Условия съемки неизменны – а значит, и объектив менять незачем. Несъемные объективы стали распространены при появлении массовых дешевых камер», — добавляет ученый Пермского Политеха.
Выдержка на старых фото была весьма длинной из-за несовершенства светочувствительных материалов: требовалось больше времени, чтобы картинка отпечаталась. Сложнее было со сверхкороткими выдержками. Современные высокоскоростные камеры могут «остановить свет в полете»: сфотографировать с такой короткой выдержкой, что импульс лазера дает лишь черточку света в пространстве, а не линию, как мы видим глазом. Это и красиво, и помогает в исследованиях оптических свойств материалов. Прием называется фемтофотография: объект облучается ультракороткими вспышками лазерного излучения, а камера фиксирует отраженный свет.
Знаменитый фотограф Сергей Михайлович Прокудин-Горский — изобретатель, педагог и ученый. Он обучался химии у Дмитрия Менделеева, а живописи — в Императорской Академии художеств. В 1903-1916 годах фотограф составил «Коллекцию достопримечательностей Российской империи» — крупнейшее собрание цветных фотоснимков. Ученый изобрел технологию цветной фотографии и усовершенствовал рецептуру сенсибилизаторов, что позволило сократить время процесса съемки.
«У всех фотоаппаратов, включая наши глаза, получаемое изображение перевернуто. Лучи света, касающиеся противоположных точек объекта, например, головы и ног человека, пересекаются, проходя через отверстие в камере-обскуре или объектив. Из-за этого картинка получается вверх ногами. В глазах фотографа старые зеркальные камеры умели переворачивать изображение «с головы на ноги» благодаря пентапризме — специальной пятигранной призме с отражающими поверхностями. Но на пленке картинка все равно была вверх тормашками», — объясняет Даниил Курушин.
Современные камеры тоже дают картинку «вниз головой». Но «мозг» современного цифрового аппарата может подкрутить ее обратно. Поэтому готовый файл получается «правильным». Если это не так, то у камеры сбились настройки. Некоторые фотоаппараты и большинство смартфонов имеют сенсор гравитации, по которому отличают верх от низа и верным образом отображают фотографию. Но порой это происходит с ошибкой.
Кстати, изображение, которое воспринимает наш мозг, переворачивается целых четыре раза. Сначала картинка становится вверх тормашками, проходя через роговицу. Потом возвращается в нормальное положение, когда свет пересекает переднюю поверхность хрусталика, и снова становится с ног на голову, когда минует заднюю его стенку. Это изображение наш мозг автоматически видит в верной позиции, что упрощает нам ориентацию в пространстве.
Первые цифровые аппараты появились достаточно давно. Например, для составления карты обратной стороны Луны (космический аппарат «Луна-3», 1959) использовался «фототелевизионный» процесс, который включал и обычное фотографирование на пленку, и преобразование изображения в электрический сигнал. Ведь вернуть пленку из космоса было нельзя.
Массовыми цифровые камеры стали уже в 2000-е годы. Причем сначала предлагались цифровые «задники» — сменные «крышки» к обычным пленочным фотоаппаратам.
Последнее слово техники в фотоаппаратуре — внедрение искусственного интеллекта. Он способен выполнять множество задач: «дорисовать» то, что не смогла «увидеть» камера, увеличить яркость, контрастность, насыщенность картинки, убрать «шум», удалить мешающий объект.
«Так можно поместить изображение человека в фантастическое окружение, совместить несколько кадров, создать целый компьютерный фильм про то, как вот лично ты сражаешься с драконами в мирах Кира Булычева или Гарри Гаррисона. Но это уже не совсем фотография — скорее, компьютерная графика. Возможно, поэтому многие начинают увлекаться «традиционным» фото, покупают советские Зениты и ЛОМО. В интернете набирают популярность сайты типа fotocccp.ru, где можно сравнительно недорого приобрести и технику, и литературу, обменяться опытом с единомышленниками», — отмечает эксперт ПНИПУ.
