Nikon D1: Первая профессиональная цифровая зеркальная камера

Введение

Nikon D1 – это цифровой однообъективный зеркальный фотоаппарат (DSLR), разработанный компанией Nikon Corporation и представленный 15 июня 1999 года. Он оснащен 2,7-мегапиксельным сенсором изображения, способен осуществлять серийную съемку со скоростью 4,5 кадра в секунду и совместим со всем диапазоном объективов Nikon F. Конструкция корпуса камеры во многом повторяет F5 и имеет аналогичную компоновку органов управления, что позволяет пользователям, знакомым с пленочными зеркальными фотоаппаратами Nikon, быстро освоить новую камеру. Скорость автофокусировки в моделях серии D1 чрезвычайно высока, даже при использовании объективов с приводом автофокуса "screw driven". Хотя Nikon и другие производители выпускали цифровые зеркальные камеры на протяжении нескольких лет, D1 стал первой профессиональной цифровой зеркальной камерой, которая потеснила Kodak, до того момента безоговорочно доминировавшую на профессиональном рынке. Необычно для DSLR, D1 использует цветовое пространство NTSC вместо общепринятых sRGB или Adobe RGB. В результате цветопередача на D1 может быть несколько нестандартной, однако существуют доступные методы коррекции и/или компенсации этой проблемы.

D1H и D1X

D1 был заменен моделями D1H и D1X 5 февраля 2001 года. D1X обеспечивал более высокое разрешение благодаря 5,3-мегапиксельному сенсору с эффективным разрешением 2000 x 1312 (вывод изображения 3008 x 1960 пикселей посредством интерполяции) и серийной съемкой со скоростью 3 кадра в секунду, до 21 кадра подряд. D1H ориентирован на съемку динамичных сцен, сохраняя 2,7-мегапиксельный сенсор изображения, как у D1, но увеличивая скорость серийной съемки до 5 кадров в секунду, до 40 кадров подряд. И D1H, и D1X используют цветовые пространства sRGB/AdobeRGB, что является улучшением по сравнению с оригинальной моделью D1.

Разработка и проектирование датчиков

Разработка D1 началась в 1996 году, когда цифровая обработка изображений находилась в зачаточном состоянии на потребительском рынке. В то время основным лидером рынка зеркальных камер (DSLR) была компания Kodak, которая производила собственные сенсоры изображения и собирала цифровые камеры под брендом Kodak DCS. Камеры DCS были основаны на 35-мм зеркальных камерах, где традиционный держатель пленки заменялся модулем с CCD-сенсором. Этот модуль, в свою очередь, подключался к источнику питания и блоку обработки и хранения изображений, который можно было носить отдельно или прикрепить к основанию корпуса камеры. Несмотря на удобство цифровой съемки, эти камеры были ограничены в привлекательности из-за высокой цены, а также проблем с размером сенсора, разрешением и производительностью по сравнению с пленочными камерами. Таким образом, Nikon могла получить значительное преимущество на рынке, если бы ей удалось предложить цифровую камеру, разработанную с нуля. Цель была амбициозной: Nikon стремилась производить профессиональные камеры с использованием больших сенсоров высокого разрешения всего за несколько тысяч долларов, в то время как Kodak DCS 460, основанная на Nikon F90X и оснащенная 6-мегапиксельным CCD-сенсором размером 27,6 × 18,4 мм, продавалась по цене свыше 30 000 долларов США. Цена была лишь одним из препятствий; инженерам также необходимо было разработать и наладить массовое производство сенсора высокого разрешения и высокой чувствительности, который мог бы работать от батарей и обеспечивать непрерывную скорость съемки, подходящую для журналистской работы. Первоначально ни один крупный производитель сенсоров не был готов производить сенсор для Nikon, считая прогнозируемые объемы продаж совершенно нереалистичными. Однако в конечном итоге источник был найден, и прототипы конструкций были запущены в производство. Последовали несколько лет доработки, направленной на снижение энергопотребления и повышение скорости считывания, пока конструкция не была доведена до совершенства. Окончательная конструкция, используемая в D1, представляет собой CCD-сенсор размером 23,7 × 15,6 мм, который создает изображения с разрешением 2000 × 1312 пикселей (примерно 2,7 мегапикселя) – именно эта цифра использовалась в маркетинге камеры. Сенсор был высоко оценен за высокую базовую чувствительность ISO 200, отличное соотношение сигнал/шум, особенно при базовой чувствительности, и возможность серийной съемки со скоростью пять кадров в секунду. В то время Бьёрн Рорслетт знаменито заявил, что эта камера знаменует собой "Конец начала (цифровой эры) и Начало конца (пленочной эры)". Разработка D1 общепризнанно является одной из важнейших вех в развитии цифровых камер, и впервые было серьезно подорвано рыночное доминирование Kodak. В более позднем интервью "за кулисами", опубликованном на веб-сайте Nikon, генеральный менеджер отдела управления разработкой изображений Nikon сообщил, что сенсор, разработанный и использованный в D1 и впоследствии в D1H, на самом деле содержал 10,8 миллиона светочувствительных элементов (фотосайтов), а не 2,7 миллиона, как предполагалось ранее. Это позволило объединять несколько фотосайтов в группы, формирующие конечные пиксели изображения, что способствовало высокой чувствительности сенсора и отличному соотношению сигнал/шум.

Development began on the D1 in 1996, when digital imaging was in its infancy in the consumer market. At that time the major market leader for DSLR cameras was Kodak, who produced their own image sensors and assembled digital cameras under the brand Kodak DCS. The DCS cameras were based upon 35 mm SLR cameras, replacing the film back with one incorporating a CCD sensor. This in turn was connected to a power supply and image processing and storage unit that is either carried separately or attached to the base of the camera body. While these cameras offer the convenience of digital imaging to normal photographers, their appeal was limited by huge price tags and issues with sensor size, resolution, and performance in comparison to film. Nikon therefore stood to gain a significant market advantage if they could manage to offer a digital camera that had been designed from the ground up. The goal was ambitious; Nikon sought to produce professional grade cameras using large high resolution sensors for only a few thousand dollars at a time when the Kodak DCS 460, based on a Nikon F90X and provided with a 6 megapixel 27.6 × 18.4 mm CCD sensor, was retailing for over US$30,000. Price was just one of the hurdles encountered; engineers also had to consider how to design and mass produce a high resolution and high sensitivity sensor that could be powered by batteries and sustain a continuous frame rate suitable for journalistic use. Initially no major sensor manufacturer was prepared to produce the sensor for Nikon, believing that the predicted sales volumes were completely unrealistic. Eventually though a source was located and prototype designs entered production. Several years of refinement followed working to reduce power use and improve read speeds until a design was perfected. The final design that is used in the D1 is a 23.7 × 15.6 mm CCD producing images with a final resolution of 2000 × 1312 pixels (approximately 2.7 megapixels), and this is the figure that was used for marketing the camera. The sensor was praised for its high base sensitivity of ISO 200, its excellent signal to noise ratio especially at base sensitivity, and its capacity for continuous shooting at five frames per second. At the time, Bjørn Rørslett famously stated that the camera spelled "The End of The Beginning (of the digital era) The Beginning of The End (of the film era)". The development of the D1 is generally accepted as one of the major milestones in the development of the digital camera, and Kodak's initial market dominance was genuinely threatened for the first time. In a later "behind the scenes" interview published on the Nikon website it was revealed by the General Manager of Nikon's Imaging Development Management Department that the sensor developed for and used in the D1, and subsequently the D1H, actually used 10.8 million photosites rather than the 2.7 million that had previously been suggested. This allowed multiple photosites to be grouped together into units that formed the final pixels in the image, contributing to the sensor's high sensitivity and excellent signal to noise ratio.