Фредерик Юджин Айвс: Пионер цветной фотографии и стереоскопии

Введение

Фредерик Юджин Айвз (Frederic Eugene Ives) (17 февраля 1856 – 27 мая 1937) – американский изобретатель, родившийся в Личфилде, штат Коннектикут. В 1874–1878 годах он руководил фотографической лабораторией в Корнеллском университете. Он переехал в Филадельфию, штат Пенсильвания, где в 1885 году стал одним из основателей Филадельфийского фотографического общества. В 1893 году он был удостоен медали Эллиотта Крессона Института Франклина, в 1903 году – медали Эдварда Лонгстрета, а в 1887, 1890, 1904 и 1906 годах – медали Джона Скотта. В 1922 году он был избран членом Американского философского общества. Его сын, Герберт Э. Айвз, был пионером в области телевидения и телефотографии, включая цветное факсимиле.

Цветная фотография

Айвз был пионером в области цветной фотографии. Он впервые продемонстрировал систему натуральной цветной фотографии на выставке новинок Института Франклина в Филадельфии в 1885 году. Его полностью разработанная система цветной фотографии Kromskop (с долгими знаками над обеими "o" и произносится как "хромскоп") стала коммерчески доступна в Англии к концу 1897 года, а в США – примерно через год. Для получения изображения делались три отдельных черно-белых фотографии объекта через тщательно настроенные красные, зеленые и синие фильтры – метод фотографической записи цвета, впервые предложенный Джеймсом Клерком Максвеллом в 1855 году и несовершенно продемонстрированный в 1861 году, но впоследствии забытый и независимо изобретенный другими. Прозрачные позитивы трех изображений просматривались в Kromskop Айвза (устройство, также известное как хромоскоп или фотохромоскоп), которое использовало красные, зеленые и синие фильтры и прозрачные отражатели для визуального объединения их в одно полноцветное изображение. Изготавливались как монокулярные, так и стереоскопические просмотрщики Kromskop. Для просмотра в них продавались готовые наборы изображений, называемые хромограммами. Альтернативно, можно было использовать проектор Kromskop с "тройным фонарем" для освещения каждого изображения светом соответствующего цвета и точного наложения их на экран проекции. Специальные камеры и насадки для камер продавались потенциальным "кромскопистам", желавшим создавать свои собственные хромограммы. Качество цветопередачи было высоко оценено, но система не добилась коммерческого успеха. Производство было прекращено вскоре после внедрения в 1907 году процесса автохрома, который был прост в использовании и не требовал специального оборудования. В 2009 году при каталогизации коллекции хромограмм в Национальном музее американской истории были обнаружены несколько хромограммных видов Сан-Франциско, сделанных Айвсом через шесть месяцев после землетрясения и пожара 1906 года. Считается, что это единственные сохранившиеся изображения, показывающие последствия этой катастрофы в натуральных цветах (то есть с цветом, записанным и воспроизведенным фотографически, а не добавленным вручную), а также самые ранние сохранившиеся цветные фотографии Сан-Франциско.

Ives was a pioneer in the field of color photography. He first demonstrated a system of natural color photography at the 1885 Novelties Exposition of the Franklin Institute in Philadelphia. His fully developed Kromskop (long vowel marks over both "o"s and pronounced "chrome scope") color photography system was commercially available in England by late 1897 and in the US about a year later. Three separate black and white photographs of the subject were taken through carefully adjusted red, green and blue filters, a method of photographically recording color first suggested by James Clerk Maxwell in 1855 and imperfectly demonstrated in 1861, but subsequently forgotten and independently reinvented by others. Transparent positives of the three images were viewed in Ives' Kromskop (a device known generically as a chromoscope or photochromoscope), which used red, green and blue filters and transparent reflectors to visually combine them into one full color image. Both monocular and stereoscopic Kromskop viewers were made. Prepared sets of images, called Kromograms, were sold for viewing in them. Alternatively, a Kromskop "triple lantern" projector could be used to illuminate each image with light of the correct color and exactly superimpose them on a projection screen. Special cameras and camera attachments were sold to prospective "Kromskopists" who wanted to create their own Kromograms. The quality of the color was highly praised but the system was not a commercial success. It was discontinued shortly after the 1907 introduction of the Autochrome process, which was simple to use and required no special equipment. In 2009, several Kromogram views of San Francisco made by Ives six months after the 1906 earthquake and fire were discovered while cataloging a collection of Kromograms at the National Museum of American History. They are believed to be the only existing images showing the aftermath of that disaster in natural color (i. e., with color recorded and reproduced photographically rather than added in by hand), as well as the earliest extant natural color photographs of San Francisco.

Стереоскопическая фотография

В 1903 году Айвс запатентовал параллаксную стереограмму – первую технологию автостереоскопического 3D-дисплея, не требующую использования очков. Составное изображение, состоящее из тонких переплетенных вертикальных полос стереоскопической пары изображений, воспринималось как 3D при просмотре через слегка разнесенную тонкую сетку, состоящую из правильно расположенных чередующихся непрозрачных и прозрачных вертикальных линий, известную сегодня как барьер параллакса. Эта сетка позволяла каждому глазу видеть только те части изображения, которые предназначены для него. Айвс впервые продемонстрировал подобное изображение в 1901 году, отметив, что основная идея пришла ему в голову около шестнадцати лет назад, когда он работал с растровыми экранами для полутонового процесса. В 1904 году Огюст Бертье заявил о своем праве на первенство в публикации этой концепции, включив ее в конце статьи 1896 года, посвященной стереоскопическим изображениям большого формата. Бертье также создал крайне грубое и неработоспособное переплетенное изображение в качестве иллюстрации, но так и не реализовал эту идею на практике и не пытался запатентовать ее. Впоследствии другие изобретатели, включая сына Айвса, Герберта, заменили простой барьер параллакса массивом узких цилиндрических линз и использовали более двух точек обзора, создавая линзовые параллаксные панорамаграммы – 3D-изображения, наиболее известные по 3D-открыткам, коллекционным карточкам и подобным новинкам, которые часто путают с голограммами. Изначальный метод с использованием параллаксного барьера в настоящее время (2017 год) применяется в нескольких 3D-видеодисплеях, не требующих очков. Айвс также запатентовал использование параллаксных барьеров для отображения динамических изображений. Еще в 1900 году Айвс экспериментировал со стереоскопическими фильмами. К 1922 году он и его коллега-изобретатель Джейкоб Левентал создали популярную серию короткометражных 3D-фильмов в технике анаглифа под названием «Пластиграммы». Первый фильм был выпущен компанией Educational Pictures в декабре 1922 года, а последующие – компанией Pathé Films.

Полутонный процесс

Полутоновые процессы позволяют воспроизводить фотографии, вместе с их "полутоновыми" промежуточными оттенками серого или цвета, чернилами на бумаге с помощью печатного станка, подобно тексту. До появления таких процессов изображения в книгах и периодических изданиях печатались с помощью вручную гравированных металлических пластин или деревянных блоков, либо с рисунков, выполненных на литографических камнях. Полутоновые эффекты достигались гравированием близко расположенных параллельных или штриховых линий, растушевкой или использованием зернистой текстуры, свойственной литографии на камне. Айвса иногда называют "изобретателем" полутонового процесса, но это неверно, и сам Айвс никогда не делал подобного заявления. Не было единого полутонового процесса, а существовало множество их, самые ранние из которых появились почти одновременно с изобретением практической фотографии в 1839 году. Они значительно различались по степени практичности и качеству результатов. Первые попытки заключались в прямой гравировке уникальных изображений, сформированных на металлических дагерротипных пластинах. Хотя результаты были удовлетворительными, гравировка пластин требовала большого мастерства и аккуратности, изображения нельзя было печатать вместе с обычным текстом, а хрупкие пластины изнашивались после очень небольшого тиража, что делало такие процессы непригодными для коммерческого издания. Более практичные процессы начали появляться в 1860-х годах, но высокая стоимость, специальные требования к печати или низкое качество изображения препятствовали их широкому распространению. Айвс обратился к полутоновым процессам в конце 1870-х годов. Целью было более или менее автоматическое преобразование промежуточных тонов фотографического изображения в мелкие линии или точки чистого черного и белого цвета; сделать это лучше или, по крайней мере, эффективнее, чем с помощью существующих процессов; и создать печатную форму, которую можно было бы комбинировать с текстовыми формами в обычном печатном станке. Линии или точки, различной ширины или размера соответственно, должны были быть достаточно малы, чтобы адекватно сливаться в глазу на нормальном расстоянии, создавая иллюзию различных оттенков серого, но при этом печатные формы должны были быть достаточно прочными, чтобы выдержать обычный тираж без чрезмерного износа. Прежде всего, процесс должен был быть достаточно экономичным, чтобы его широкое коммерческое использование было целесообразным. Айвс запатентовал свой первый "процесс Айвса" в 1881 году. Этот ранний процесс требовал создания фотографического рельефного изображения, полученного различными методами углеродной печати, из которого делалась гипсовая форма. Наивысшие участки поверхности гипса соответствовали самым темным участкам оригинальной фотографии. Форму прижимали к резиновой сетке, состоящей из множества крошечных пирамидальных элементов, что приводило к образованию на гипсе регулярного ряда чернильных точек, размер которых менялся в зависимости от высоты поверхности. Затем рисунок точек фотографировали на металлическую пластину, покрытую фоторезистом, которую проявляли и химически вытравливали – процесс, известный как фотогравюра и уже использовавшийся для изготовления печатных форм из линейных рисунков, рукописного текста и других чисто черно-белых изображений. Хотя этот процесс был сложным, он был проще и эффективнее, чем другие процессы, которые применялись в ограниченном масштабе, и в 1884 году Айвс заявил, что это был "первый запатентованный или опубликованный процесс, который был успешно внедрен в коммерческое производство". Спустя несколько лет Айвс заменил этот процесс гораздо более простым, обычно ассоциирующимся с его именем. В новом процессе обычную фотографию перефотографировали непосредственно на светочувствительную металлическую пластину. Растровый экран, состоящий из двух стеклянных пластин с тонко нанесенными непрозрачными линиями, соединенных вместе под прямым углом, располагали вблизи поверхности металла, а с объективом камеры использовали диафрагму специальной формы. В сочетании с принципиальной черно-белой природой процесса фотогравюры эти устройства позволяли разбивать изображение на регулярный узор точек различных размеров с оптимальной формой. В 1890-х годах фотографии, воспроизведенные вторым "процессом Айвса", во многом заменили использование вручную гравированных деревянных и стальных иллюстраций. Он оставался стандартным процессом для фотографической иллюстрации книг, журналов и газет в течение следующих восьмидесяти лет. Хотя впоследствии для создания печатных форм стали использоваться гораздо более технологически совершенные методы, структура большинства печатных полутоновых изображений практически не изменилась.

Halftone processes allow photographs, complete with their "half tone" intermediate shades of gray or color, to be reproduced in ink on paper by means of a printing press, like text. Prior to such processes, images were printed in books and periodicals by means of hand engraved metal plates or wood blocks, or from drawings made on lithographic stones. Half tone effects were obtained by engraving closely spaced parallel or hatched lines, by stippling, or by exploiting the granular texture inherent in the stone lithography process. Ives is sometimes referred to as "the" inventor of "the" halftone process, but this is incorrect and Ives never made such a claim for himself. There was not one halftone process, but a considerable number of them, the earliest dating nearly as far back as the introduction of practical photography in 1839. They varied widely in their degree of practicality and the quality of their results. The first attempts involved directly etching the unique images formed on metallic Daguerreotype plates. Although pleasing results were obtained, etching the plates required great skill and care, the images could not be printed along with ordinary type, and the delicate plates wore out after a very small number of impressions, making such processes useless for publishing on a commercial scale. More practical processes started appearing in the 1860s, but high cost, special printing requirements or low image quality variously kept these early processes from coming into widespread use. Ives turned his attention to halftone processes in the late 1870s. The objectives were to more or less automatically convert the intermediate tones of a photographic image into small lines or dots of stark black and white; to do this better, or at least more efficiently, than was possible with existing processes; and to create a printing block that could be combined with blocks of text in an ordinary printing press. The lines or dots, of varying widths or sizes respectively, had to be small enough to adequately blend together in the eye at a normal viewing distance, producing the illusion of various shades of gray, yet the printing plates had to be durable enough to last through a typical press run without excessive degradation. Above all, the process had to be economical enough to make its widespread commercial use practical. Ives patented his first "Ives' process" in 1881. This early process required the creation of a photographic relief image, made by a variety of the carbon process, from which a plaster cast was made. The highest areas on the surface of the plaster corresponded with the darkest areas of the original photograph. The cast was pressed into contact with an inked rubber grid consisting of an array of tiny pyramidal elements, which caused a regular array of ink dots to be deposited on the plaster, their sizes varying according to the heights of the surface. The dot pattern was then photographed onto a metal plate coated with photoresist, which was developed and chemically etched, a process known as photoengraving and already in use for making printing plates from line drawings, handwriting and other purely black and white subject matter. Although complex, this process was simpler and more efficient than other processes then in some limited use, and in 1884 Ives asserted that it was "the first patented or published process which was introduced into truly successful commercial operation." A few years later, Ives replaced this process with the much simpler one usually associated with his name. In the new process, an ordinary photograph was rephotographed directly onto the sensitized metal plate. A crossline screen, consisting of two glass plates finely ruled with opaque lines and sandwiched together with their lines crossing at right angles, was positioned near the surface of the metal, and a specially shaped diaphragm was used with the camera lens. Combined with the inherently stark black and white nature of the photoengraving process, these devices served to break up the image into a regular pattern of dots of various sizes with optimized shapes. During the 1890s, photographs reproduced by this second "Ives process" largely replaced the use of hand engraved wood block and steel plate illustrations. It remained the standard process for photographically illustrating books, magazines and newspapers during the next eighty years. Although much more technologically sophisticated methods eventually came into use for creating the printing plates, the structure of most printed halftone images has remained virtually unchanged.