Кіріспе

Тақырыпты қайта қарау. Камера тарихы фотосуреттің пайда болуына дейін басталған. Камералар камера-обскурадан бастап, фотосурет технологиясының көптеген буындары – даггерротиптер, калотипиялар, құрғақ пластиналар, пленкалар арқылы қазіргі заманғы цифрлық камералар мен телефон камераларына дейін дамыды.

Camera obscura (XVII ғасырдан бұрын)

Камера-обскура, фотокамераның алға құрылғысы, латын тіліндегі аудармасынан, яғни «қараңғы бөлме» атауынан шыққан табиғи оптикалық құбылыс. Ол экранның немесе қабырғаның екінші жағынан кішкентай апертура арқылы көріністің кері (солдан оңға және төңкерілген) бейнесін ашылудың қарама-қарсы бетіне проекциялайды. Бұл принциптің ең алғашқы жазбада қалған түсіндірмесі Хань Қытайының философы Моцзыдан (шамамен б.з.д. 470-391 жж.) келген. Ол камера-обскураның бейнесінің кері бұрылуы жарықтың көзінен түзу сызықтармен жүретінінің нәтижесі екенін дұрыс дәлелдеді. 1550 жылдарға дейін қабырғалардағы немесе қараңғы бөлмедегі жабық терезе жапқыштарындағы апертураларда линзалар қолданылып, сурет салуға көмектесетін бейнелер проекцияланды. 17 ғасырдың соңына қарай, шатырлар мен қораптардағы портативті камера-обскура құрылғылары сурет салу құралы ретінде пайдалануға басталды. Бұл алғашқы камералар түсірген бейнелерді сақтау үшін, фотосурет процестері ойлап табылмайынша, қолмен көшіру қажет болды. Алғашқы камералар бір немесе бірнеше адамды қабылдауға жеткілікті болды, бірақ уақыт өте келе олар ықшамдалып, кішкентай модельдерге айналды. Ниепс заманында фотосуретке жарамды портативті камера-обскуралар кеңінен қолжетімді болды. Иоганн Цан 1685 жылы практикалық фотосуретке қолдануға жеткілікті кішкентай және портативті алғашқы камераны көздеген, бірақ мұндай қолданыс мүмкін болуына шамамен 150 жыл уақыт кетті. Ибн әл-Хайтам (965-1040 жж.), араб физигі, сондай-ақ Альхазен ретінде танылған, камера-обскураны түсінуге зор үлес қосты, кішкентай тесігі бар қараңғы бөлмеде жарықпен тәжірибелер жүргізді. Ол көбінесе стенокамераны (тесік камерасын) ойлап тапқан деп есептеледі. Сондай-ақ, ол камера-обскураның алғашқы дұрыс талдауын жасады, құбылыстың алғашқы геометриялық және сандық сипаттамаларын ұсынды және бейне проекциялау үшін қараңғы бөлмедегі экранды бірінші болып пайдаланды. Ол фокус нүктесі мен тесіктің арасындағы байланысты алғаш түсінді және ертедегі бейнелерді сақтау тәжірибелерінің негізін қалады. Ибн әл-Хайтамның латын тіліне аудармалар арқылы тараған оптика туралы еңбектері Витело, Джон Пекхэм, Роджер Бэкон, Леонардо да Винчи, Рене Декарт және Иоганнес Кеплер сияқты көрнекті тұлғаларды шабыттандыруда маңызды рөл атқарды.

Ертедегі фотокамера (18-19 ғасырлар)

Фотокамераның дамуына дейін күміс тұздары сияқты кейбір заттардың күн сәулесіне ұшырағанда қараңғылағаны ғасырлар бойы белгілі болған. 1727 жылы жарияланған тәжірибелер сериясында неміс ғалымы Иоганн Генрих Шульце тұздардың қараңғылауының жарыққа байланысты екенін, ал жылу мен ауаның әсері жоқ екенін көрсетті. 1777 жылы швед химигі Карл Вильгельм Шеле күміс хлоридінің жарыққа ұшырағанда қараңғылауға бейім екенін, ал қараңғылғаннан кейін аммиак ерітіндісінде ерімейтінін анықтады. Дагер фотосуретті жариялауда одан озып кеткеніне ренжілгенімен, 1839 жылдың 31 қаңтарында Корольдік институтқа «Фотогендік сурет өнері туралы есеп» атты кітапшасын ұсынды, ол фотосуреттің алғашқы жарияланған сипаттамасы болды. Екі жыл ішінде Талбот қағазға сурет салудың екі қадамдық әдісін жасады, оны калотипия деп атады. Калотипия процесі алғаш рет теріс басуды пайдаланды, ол көбейту процесіндегі барлық мәндерді кері айналдырады – ақ қара болып көрінеді және керісінше. Алайда, дагеротиптер тек тікелей оң басылымды ғана шығарады, сондықтан олардың көшірмелерін жасау мүмкін емес. Осы екі қадамдық теріс/оң процесі қазіргі заманғы фотосуреттің негізін құрады. Камера екі қораптан тұратын конструкция болды, сыртқы қорапқа ландшафт линзасы орнатылған, ал ішкі қорапқа матадан жасалған экранды және бейне тақтасын орнатуға арналған ұстағыш болды. Ішкі қорапты жылжыту арқылы әртүрлі қашықтықтағы нысандарды қалағандай өткірлеуге болады. Экранға қанағаттанарлық сурет түскеннен кейін, экран сезімтал тақтамен ауыстырылды. Дөңгелек дөңгелек линзаның алдындағы мыс жапқышты басқаратын, ол жапқыш ретінде жұмыс істеді. Алғашқы дагеротип камераларына ұзақ экспозиция уақыты қажет болды, 1839 жылы ол 5 минуттан 30 минутқа дейін созылуы мүмкін еді. 1841 жылы Марк Антуан Годен жасаған тағы бір француздық дизайн пайда болды. Nouvel Appareil Gaudin камерасының алдыңғы жағында үш түрлі өлшемдегі тесіктері бар металл дискі орнатылған. Тесікті айналдыру арқылы камераға әртүрлі мөлшерде жарық түсіруге мүмкіндік беретін өзгермелі диафрагмалар қамтамасыз етілді. Фокус үшін ұялы қораптарды пайдаланудың орнына, Гаудин камерасы ұялы мыс түтіктерді пайдаланды. Алғашқы дагеротип камералары пластиналарда суреттерді түсіру үшін бірнеше минуттан жарты сағатқа дейін уақыт қажет етті. 1840 жылға қарай, химиялық дайындау және әзірлеу процестерінің жақсаруы және линзалар дизайнының жетістіктерінің арқасында экспозиция уақыты бірнеше секундқа дейін қысқарды. Америкалық дагеротипшілер жаппай өндірісте жасалған пластиналарды енгізді, ал пластина өлшемдері халықаралық стандартқа айналды: толық пластина (6,5 х 8,5 дюйм), үштен бір пластина (5,5 х 7 1/8 дюйм), жарты пластина (4,5 х 5,5 дюйм), ширек пластина (3,25 х 4,25 дюйм), алтыншы пластина (2,75 х 3,25 дюйм) және тоғызыншы пластина (2 х 2,5 дюйм). Ниепс өзі жасаған кішкентай камерасын және күміс хлоридімен қапталған қағазды пайдаланды, ол жарыққа ұшыраған жерде қараңғылайды. Ниепске әсер етпеген күміс хлоридін жоюдың ешқандай тәсілі белгісіз болды, сондықтан фотосурет тұрақты болмады, көру үшін қажетті жарыққа ұшырағаннан кейін толығымен қараңғылап кетті. 1820 жылдардың ортасында Ниепс париждік оптиктер Чарльз және Винсент Шевалье жасаған ағаш камераны пайдаланып, Яһудея битумымен жұқа қабатталған беттерде фотосуретке түсіруді тәжірибеледі. Битум суреттің ең жарық жерлерінде бірте-бірте қатая бастады. Содан кейін қатая қоймаған битум ерітіліп тасталады. Осы фотосуреттердің бірі сақталған.

Дагеротиптер мен калотиптер

Ньепс 1833 жылы қайтыс болғаннан кейін оның серіктесі Луи Дагер эксперименттер жүргізуді жалғастырды және 1837 жылы алғашқы практикалық фотографиялық процесті жасады, оны дагеротип деп атады және 1839 жылы көпшілікке таныстырды. Дагер күміспен қапталған мыс табағын йод буымен өңдеп, оған жарыққа сезімтал күміс йодидінің қабатын жақты. Камерада экспозициядан кейін сурет сынап буымен дамытылып, қарапайым тұздың (натрий хлориді) күшті ерітіндісімен бекітілді. Генри Фокс Талбот 1840 жылы басқа процесті – калотипияны жетілдірді. Саудаға шығарылғанда, екі процесте де екі қораптан тұратын өте қарапайым камералар қолданылды. Артқы қораптың алынып тасталатын матовое шыны экраны болды және фокусты реттеу үшін оны ішке-сыртқа жылжытуға болатын. Фокусқа келтіргеннен кейін, матовое шыны сенсибилизацияланған пластина немесе қағаз салынған жарық өткізбейтін ұстағышпен ауыстырылды және линза жабылды. Содан соң фотограф ұстағыштың алдыңғы қақпағын ашып, линзадан қақпақты алып тастап, жарық жағдайына қарай қажетті минуттарды санап, сосын қақпақты қайтадан жауып, ұстағышты жапты. Осы механикалық қарапайымдылығына қарамастан, жоғары сапалы ахроматикалық линзалар стандартты болды.

Құрғақ тақталар

Кольдиондық құрғақ тақталар 1857 жылдан бері Дезире ван Монкховеннің еңбегі арқасында қолжетімді болды, бірақ 1871 жылы Ричард Лич Мэддокс гелатинді құрғақ тақтаны ойлап тапқанға дейін, ылғалды тақта процесі сапа мен жылдамдық тұрғысынан бәсекелесе алмады. 1878 жылы гелатин эмульсиясын қыздыру арқылы оның сезімталдығын күрт арттыратыны анықталды, бұл «жедел» суретке түсіруді іс жүзіне асыруға мүмкіндік берді. Алғаш рет үш аяқты штатив немесе басқа да тіреу қажет болмады. Күндізгі жарықта және жылдам пленка немесе таспа болған жағдайда, кішкентай камераны қолымен ұстап суретке түсіруге болады. Әуесқой фотографтардың қатары көбейді және бейресми «жанды» портреттер танымал болды. Камера конструкцияларының әртүрлілігі артты, бір және екі линзалы рефлекстерден бастап, үлкен және ауыр далалық камераларға дейін, қарапайым қорап камераларына және тіпті қалта сағаттарына, шляпаларға немесе басқа да заттарға ұқсас жасырылған «детективтік» камераларға дейін. Суретке түсіруді мүмкін ететін қысқа экспозиция уақыты механикалық жапқыштың дамуын қажет етті. Алғашқы жапқыштар жеке аксессуарлар болды, бірақ 19-шы ғасырдың соңына қарай жапқыштар кеңінен қолданылатын болды. МОС технологиясын зерттеу барысында олар электр зарядының магниттік көпіршікке ұқсас екенін және оны кішкентай МОС конденсаторында сақтауға болатынын түсінді. МОС конденсаторларын қатарға орналастыру өте оңай болғандықтан, оларға тиісті кернеуді қосып, зарядты бірінен екіншісіне жылжытуға мүмкіндік берді. CCD – бұл жартылай өткізгіштік тізбек, кейіннен теледидарлық хабар тарату үшін алғашқы цифрлық бейнекамераларда қолданылды. NMOS белсенді пиксельді сенсор (APS) 1980-ші жылдардың ортасында Жапониядағы Olympus компаниясы жасады. Бұл MOS жартылай өткізгіштік құрылғыларды жасаудағы жетістіктердің нәтижесінде мүмкін болды, MOSFET масштабтау кішкентай микрондар, тіпті микрондардан да кішкентай деңгейге жетті. NMOS APS 1985 жылы Цутому Накамура басқаратын Olympus командасы жасады. CMOS белсенді пиксельді сенсор (CMOS сенсор) кейіннен 1993 жылы NASA Jet Propulsion Laboratory-дегі Эрик Фоссум тобы әзірледі. Нью-Йорктегі Philips Labs-та Эдвард Ступп, Питер Кэт және Золт Силаги 1968 жылдың 6 қыркүйегінде «Толық күйдік сәулелену бейнелеу құрылғыларына» патент алды және қатарлар мен бағандарда байланысқан екі терминалды құрылғылардың массивін құру үшін конденсаторға қосылған фотодиодтар матрицасынан тұратын, оптикалық бейнелерді қабылдау және сақтауға арналған жалпақ экранды мақсатты жасады. Олардың АҚШ патенті 1970 жылдың 10 қарашасында бекітілді. Texas Instruments инженері Уиллис Адкок цифрлық емес пленкасыз камераны жобалады және 1972 жылы патент алуға өтініш берді, бірақ ол ешқашан жасалғаны белгісіз. 1975 жылы хоббилік құрылыс жобасы ретінде ұсынылған Cromemco Cyclops микрокомпьютермен байланыстырылған алғашқы цифрлық камера болды. Оның бейне сенсоры өзгертілген металл-оксид-жартылай өткізгіш (MOS) динамикалық RAM (DRAM) жад чипі болды. Өзін-өзі қамтитын цифрлық камераны жасауға жасалған алғашқы әрекет 1975 жылы Eastman Kodak инженері Стивен Сассон жасады. Ол 1973 жылы Fairchild Semiconductor компаниясы жасаған жаңа толық күйдік CCD бейне сенсорлық чиптерін пайдаланды. Камераның салмағы 3,6 кг болды, қара-ақ суреттерді компакт-кассетаға жазды, 0,01 мегапиксельдік (10 000 пиксельдік) ажыратымдылығы бар және 1975 жылдың желтоқсанында алғашқы суретін түсіру үшін 23 секунд кетті. Камераның прототипі өндіріске арналмаған техникалық тәжірибе болды.

Аналогты электрондық камералар

Қолмен ұсталатын электронды камералар, қолмен ұсталатын фильмдік камера ретінде тасымалдауға арналған құрылғы ретінде, 1981 жылы Sony Mavica (Магниттік бейне камера) көрсетілімімен пайда болды. Бұл Sony компаниясының кейінгі Mavica атаулы камераларымен шатастырылмауы керек. Бұл аналогты камера, ол пиксельдік сигналдарды үздіксіз, бейнетаспа машиналары сияқты, оларды дискретті деңгейлерге айналдырмай жазды; ол 2 × 2 дюймдік "бейне дискетаға" теледидар сияқты сигналдарды жазды. Анығында, бұл бір кадрды, яғни бір дискіге 50 кадрды және бір дискіге 25 кадрды түсіретін бейнекамера болатын. Кескінің сапасы сол кездегі теледидарлардың сапасына тең деп есептелді. Аналогты электронды камералар 1986 жылға дейін Canon RC 701 моделімен нарыққа шыққан жоқ. Canon компаниясы 1984 жылғы жазғы Олимпиада ойындарында осы модельдің прототипін көрсетті, ал суреттерді жапондық "Yomiuri Shimbun" газетінде жариялады. Америка Құрама Штаттарында осы камераларды нақты репортаж үшін алғаш рет пайдаланған басылым USA Today болды, бейсболдан әлем чемпионатын қамту кезінде. Аналогты камералардың кеңінен таралуына бірнеше фактор кедергі келтірді: құны (1986 жылы 20 000 доллар, бұл шамамен соңғы жылдары <есептелген сомаға> тең), фильммен салыстырғанда кескін сапасының нашарлығы және сапалы, қолжетімді принтерлердің жоқтығы. Кескінді түсіру және басып шығару үшін бастапқыда кадрды ұстау құрылғысы сияқты жабдықтарға қол жеткізу қажет болды, бұл орташа тұтынушының шамасынан тыс еді. Кейіннен "бейне дискеталарда" экранда қарау үшін бірнеше оқырман құрылғылары пайда болды, бірақ олар компьютерлік дискі ретінде стандартталған жоқ. Алғашқы қолданушылар жаңалықтар агенттіктері болды, онда шығын пайдалылығымен және телефон желілері арқылы кескіндерді беру мүмкіндігімен ақталады. Кескіннің нашар сапасы газет графикасының төмен ажыратымдылығымен толықтырылды. Спутниктік байланыссыз кескіндерді беру мүмкіндігі 1989 жылғы Тяньаньмэнь алаңындағы наразылықтар мен 1991 жылғы Бірінші шығанақ соғысы кезінде өте пайдалы болды. АҚШ-тың мемлекеттік органдары да видео тұжырымдамасына үлкен қызығушылық танытты, әсіресе АҚШ Әскери-теңіз күштері, оны әуеден теңізге нақты уақыт режимінде бақылау жүйесі ретінде пайдалану үшін. Тұтынушыларға сатылған алғашқы аналогты электронды камера 1987 жылы Casio VS 101 болуы мүмкін. Сол жылы шығарылған тағы бір аналогты камера Nikon QV 1000C болды, ол баспасөз камерасы ретінде жасалған және жалпы пайдаланушыларға сатылмады, одан бірнеше жүз дана ғана сатылды. Ол ақ-қоңыр түспен кескіндерді түсірді, ал газеттегі сапасы фильмдік камералармен тең болды. Сыртқы түрі қазіргі заманғы бір линзалы рефлекс камераға ұқсас еді. Кескіндер бейне дискеталарда сақталды. 1998 жылдың соңында 35 мм камераларды өзгертпей-ақ цифрлық суреттер түсіруге мүмкіндік беретін фильмдік камераларға арналған ұсынылған цифрлық сенсорлық картридж – Silicon Film туралы хабарланды. Silicon Film 35 мм пленка түрінде жұмыс істеді, линзаның артында 1,3 мегапиксельдік сенсор және камерадағы пленка ұстағышына орнатылған батарея мен сақтау блогы болды. Бұрын шығарылмаған өнім, цифрлық камералар технологиясының жақсаруы мен қолжетімділігіне байланысты ескірді. Silicon Films компаниясының бас компаниясы 2001 жылы банкротқа ұшырады.

Алғашқы шынайы цифрлық камералар

1970 жылдардың аяғына қарай, шынымен коммерциялық цифрлық камераларды жасауға қажетті технология болды. Компьютерлік файл ретінде кескіндерді жазған алғашқы портативті цифрлық камера 1988 жылғы Fuji DS 1P болған болуы мүмкін, ол деректерді жадында сақтау үшін батареяны пайдаланған 2 МБ SRAM (статикалық RAM) жад картасына жазды. Бұл камера ешқашан көпшілікке сатылмады. Кез келген түріндегі коммерциялық сатылымға түскен алғашқы цифрлық камера 1987 жылы MegaVision Tessera болған болуы мүмкін, бірақ оның сатылуы туралы кеңейтілген құжаттама белгілі емес. Саудаға шығарылған алғашқы портативті цифрлық камера 1989 жылы желтоқсанда Жапонияда сатылды, ол Fuji DS X болды. АҚШ-та алғашқы коммерциялық түрде қол жетімді портативті цифрлық камера 1990 жылы қарашада алғаш рет жіберілген Dycam Model 1 болды. Ол бастапқыда коммерциялық сәтсіздікке ұшырады, себебі ол қара-ақ түсті, төмен ажыратымдылықта болды және шамамен 1000 долларға (1990 жылғы 1000 доллар соңғы жылдары шамамен <есептелген сомаға> тең) тұрды. Кейін 1992 жылы Logitech Fotoman ретінде қайта сатылғанда, ол шағын табысқа жетті. Ол CCD кескін сенсорын пайдаланды, кескіндерді цифрлық түрде сақтады және жүктеу үшін тікелей компьютерге қосылды.

Цифрлық зеркальщиктер (DSLR)

Nikon 1980-ші жылдардың ортасынан бастап цифрлық фотосуретке қызығушылық танытты. 1986 жылдың шілдесінде Photokina көрмесінде таныстырған кезде Nikon, Panasonic өндірген алғашқы SLR типті цифрлық камераның (Still Video Camera) жұмыс істейтін прототипін көрсетті. Nikon SVC 300 000 пикселдік 2/3 дюймдік CCD сенсоры негізінде құрылған. Камера ішіндегі магниттік дискета сақтау құралы ретінде пайдаланылды, ол бейне анықтамасына байланысты 25 немесе 50 қара-ақ суретті сақтауға мүмкіндік берді. 1991 жылы Kodak нарыққа Kodak DCS (Kodak Digital Camera System) әкелді, бұл Nikon пленкалық камералар шассиіне негізделген кәсіби Kodak DCS SLR камераларының ұзақ тізімінің бастауы болды. Kodak DCS – коммерциялық саудаға түскен алғашқы Digital SLR (DSLR) болды. Ол 1.3 мегапикселдік сенсорды қолданды, сыртқы, көлемді цифрлық сақтау жүйесімен жабдықталған және құны 13 000 АҚШ долларына тең болды (1991 жылғы 13 000 АҚШ доллары қазіргі шақта шамамен <есептелген сомаға> тең). Kodak DCS 200 пайда болғаннан кейін, Kodak DCS 100 деп аталды. Цифрлық форматтарға көшуге 1988 жылы пайда болған алғашқы JPEG және MPEG стандарттары көмектесті, олар суреттер мен бейне файлдарын сақтау үшін қысуға мүмкіндік берді. Артқы жағында сұйық кристалды дисплейі бар алғашқы тұтыну камерасы – 1995 жылы Хироюки Суетака басқарған команда әзірлеген Casio QV 10 болды. CompactFlash картасын алғаш рет пайдаланған камера – 1996 жылы шыққан Kodak DC 25. Видеоклиптерді жазу мүмкіндігін ұсынған алғашқы камера 1995 жылы Ricoh RDC 1 болған деседі. 1995 жылы Minolta RD 175 ұсынды, ол Minolta 500si SLR камерасының негізінде құрылған, сплиттер және үш тәуелсіз CCD-ге ие болды. Бұл комбинация 1,75 мегапикселдік кескінді қамтамасыз етті. SLR базасын пайдаланудың артықшылығы – Minolta AF байонеттің кез келген объективін пайдалану мүмкіндігі болды. 1999 жылы Nikon D1 камерасы таныстырылды, ол 2,74 мегапикселдік сенсоры бар және ірі өндірушінің толығымен жаңадан құрастырған алғашқы цифрлық SLR камерасы болды. Оның құны 6000 доллардан аспады (1995 жылғы 6000 доллар қазіргі шақта шамамен <есептелген сомаға> тең), бұл оны кәсіби фотографтар мен жоғары деңгейдегі тұтынушыларға қолжетімді етті. Бұл камерада Nikon F байонеті қолданылды, яғни пленкалық фотографтар бұрыннан бар көптеген объективтерін пайдалана алды. Технологияның жетістіктерінің арқасында цифрлық камералардың сатылымы арта түсті. Цифрлық нарық әртүрлі сегменттерге бөлінді: компактты цифрлық камералар, bridge камералар, айнасыз компакт камералар және Digital SLR. 2003 жылдан бастап цифрлық камералардың сатылымы пленкалық камералардан басып өтті, ал Kodak 2004 жылдың қаңтар айында дамыған елдерде Kodak брендімен шығарылған пленкалық камераларды сатуды тоқтатқанын жариялады және 2012 жылы индустрияның өзгеруіне бейімделуге тырысқаннан кейін банкротқа ұшырады.

Камера телефондары

Бірінші коммерциялық камера телефоны Kyocera Visual Phone VP 210 болды, ол 1999 жылдың мамыр айында Жапонияда шығарылды. Ол кезде ол "көшімдік бейнефон" деп аталды және 110 000 пикселдік алдыңғы камерасы болды. Алғашқы кең таралған камера телефоны Sharp J Phone моделі J SH04 болды, ол 2000 жылдың қараша айында Жапонияда сатылды. Технологиялық маңызды жетістіктердің бірі – CMOS сенсорларын жасау болды, ол сенсорлардың бағасын төмендетіп, камера телефондарын кеңінен пайдалануға мүмкіндік берді. Бүгінде смартфондарда жоғары ажыратымдылықтағы цифрлық камералар стандартты түрде орнатылған.