Dicţionar fotografic (I) - Bitumul, sarea şi… pixelii

Film de 35mm alături de placa electronică a unei camere web. În centrul plăcii este senzorul de 3 MPx FOTO Alexandru Matei

Mic dicţionar fotografic este un material amplu, pe mai multe părţi, în care vă voi prezenta cât mai la îndemână termeni, tehnologii şi istoria lor, stiluri de fotografiere şi chiar sfaturi practice. Astăzi vorbim despre suportul fotografic.

Suportul fotografic

Suportul fotografic este de fapt suprafaţa pe care este impregnată şi, în unele cazuri, stocată imaginea. El este de două tipuri: analog şi digital. Suportul digital este cel mai simplu de înţeles: este suportul unde imaginea este obţinută şi transformată în biţi. Ea este mai apoi stocată şi prelucrată electronic, pe calculatoare, telefoane, tablete, servere etc.

Suportul analog, în schimb, este mult mai vechi, divers şi… complicat de folosit. Acesta necesită tratament chimic (de obicei săruri) pentru a putea recupera imaginile impregnate în material. Prima imagine a fost surprinsă pe o suprafaţă din aliaj de cositor, acoperită cu bitum şi expusă opt ore într-o cameră obscură cu lentilă (prima cameră foto). Acest lucru se întâmpla în 1826 – 1827, în Burgundia, Franţa.
 

Fotografia se află astăzi expusă în Centrul Harry Ransom din Texas, SUA.

Sursa: Harry Ransom Center

Filmul fotografic şi sarea din bucate:

Cel mai cunoscut (şi încă folosit în masă) suport analog este filmul de format 135 (35 mm lăţime), popularizat pe camere personale de Leica în 1934 şi inventat de William Dickson în 1892.

Mai există şi filme de format 120 sau 220 (60mm lăţime), considerate „medium format”. Acestea sunt folosite în general de profesionişti însă, datorită mişcării experimentaliste „Lomography”, au devenit foarte populare printre tineri.

Aceste două tipuri de format au devenit standardele importante din industria foto înainte, dar şi acum, în era digitală – full-frame, respectiv medium format. Tipul şi mărimea senzorilor digitali din ziua de astăzi sunt influenţate de aceste standarde.
 

Fun fact: printre cele mai costisitoare, uneori toxice dar mai ales excepţionale procedee de fotografiere este dagherotipia (de la inventator - Louis Daguerre). Pelicula de argint de pe o placă de cupru devine fotosensibilă prin expunerea la vapori de iod într-o incintă etanşă. După ce o imagine este expusă pe placă, vaporii de mercur introduşi în camera obscură o developează, iar o soluţie salină (cel mai des sarea normală – NaCl) fixează imaginea pe suprafaţa plăcii cupru.

Imaginile obţinute astfel au o calitate extraordinar de mare, aproape tridimensională, procedeul lucrând la nivel atomic. Datorită luciului argintului, imaginile par a fi bucăţi monocrome rupte dintr-o oglindă.

Deşi a fost considerat un procedeu fotografic dispărut de mai mult de un secol, există câţiva artişti contemporani care încă îl folosesc. Pentru mai multe detalii si exemple accesaţi: http://www.cdags.org/

Filmul fotografic pe scurt:

• Suportul de plastic este tratat pe una dintre parţi cu emulsie sensibilă la lumină.
• Datorită compoziţiilor diferite, filmele sunt şi ele de două tipuri: alb-negru sau color şi pozitive (diapozitive) sau negative.
• Sensibilitatea filmului este dată de mărimea granulelor de săruri de argint din emulsie
• Cu cât sensibilitatea filmului este mai mare cu atât granulaţia filmului este mai mare. Senzorii digitali merg pe acelaşi principiu, de aceea noise-ul (efectul de „purici” coloraţi de pe imaginile făcute noaptea) este supranumit şi granulaţie.
• Un film sensibil este considerat un film rapid, datorită necesităţii unei viteze mari de declanşare (shutter speed)
• Sensibilitatea filmului (şi senzorilor digitali) este măsurată în sistemul internaţional ISO
• Spre deosebire de senzorii digitali, sensibilitatea filmului nu poate fi alterată, aşadar aparatele pe film cu un control manual al funcţiilor sunt de obicei folosite de profesionişti sau de entuziaşti.
• O bucată de film deja expusă la lumină nu mai poate fi folosită a doua oară pentru a obţine o imagine nouă. Există totuşi un procedeu prin care două imagini pot fi suprapuse: expunere multiplă.â
• Dacă o bucată de film este expusă din greşeală la lumină (se deschide capacul din spate al aparatului) acea bucată de film devine inutilizabilă. Acest efect se numeşte voalare.
• Imaginile de pe filmele neprocesate se recuperează doar printr-un proces chimic (automat sau manual), numit developare.
• Pelicula de film este foarte sensibilă la lichide şi zgârieturi, de aceea filmele trebuie depozitate în recipiente etanşe.

Senzorul digital – siliciul şi electronii

Fun fact: Un senzor digital funcţionează de fapt… analogic.

Diodele fotosensibile din suportul de siliciu se încarcă cu electricitate atunci când lumina cade pe ele. În principiu, senzorul este format din mai mulţi pixeli care, la rândul lor, sunt formaţi din sub-pixeli – roşu, verde, albastru (Red-Green-Blue –  RGB). Aceştia se încarcă cu electricitate atunci când lumina de un anumit tip (roşie de exemplu) este captată de ei. Electronii sunt apoi transportaţi către un procesor de imagine. Procesorul transformă semnalul electric în semnal digital (biţi), care este mai apoi compus într-o imagine.

Deşi iniţial senzorii digitali par simplu de catalogat, aceştia sunt şi ei de mai multe tipuri.
Cele două mari categorii sunt chiar tehnologia din spatele lor: CCD şi CMOS.

Marea majoritate a senzorilor (CCD şi CMOS) au o structură orizontală a sub-pixelilor denumită Bayer (Bryce Byer - inventator al Eastman Kodak). Aceasta constă într-un pătrat de tip mozaic, de obicei în formatul RGGB (Red-Green-Green-Blue), în care diodele fotosensibile ale sub-pixelilor sunt dispuse două câte două, pe două rânduri. Acest tip de aranjament imită într-o oarecare măsură structura celulelor din ochiul uman, însă este nevoie de un filtru de anti-aliasing (blurare foarte slabă a imaginii) pentru a crea o imagine corectă.

Rolă de film Kodak lângă card SD

FOTO Alexandru Matei

CCD – Kodak, propriul cal troian

Primul senzor digital a fost inventat chiar de compania care a făcut posibilă camera personală, portabilă: Eastman Kodak. În 1975, inginerul Steven Sasson a construit prima cameră care capta o imagine alb de pe senzorul de tip CCD (Charge-Coupled Device). Tehnologia a fost folosită iniţial în armată şi pentru cercetări ştiinţifice. Au urmat la scurt timp dezvoltări în medicină (microscoapele electronice) şi crearea camerelor pentru transmisiuni TV.
Din cauza faptului că acest tip de senzor foloseşte mai mult curent decât unul de tip CMOS, senzorul CCD este folosit în camerele video digitale profesioniste.

Dacă pe la finalul anilor 90 camerele digitale au devenit tot mai iubite de publicul larg, la începutul anilor 2000 se vorbea deja de dispariţia filmului fotografic. Cu toate acestea, Kodak a continuat tradiţia filmului, fără să investească foarte mult în camere digitale. Acesta considera că astfel îşi va proteja producţia de film. În curând au venit însă Fujifilm, Nikon, Canon şi Sony, care au acaparat majoritatea pieţei digitale. Unii experţi economici susţin că, deşi Kodak s-a mişcat lent în anii 2005-2008 în domeniul camerelor digitale, lipsa de a înţelege cu adevărat nevoia publicului şi frica de a nu pierde producţia filmului au fost adevăratele motive din cauza cărora compania şi-a declarat falimentul la începutul lui 2012.

Ironic, Kodak a oprit în 2009 producţia de film fotografic Kodachrome, chiar produsul la care nu voiau să renunţe cu 4 ani în urmă.

Fun fact: Senzorii de tip CCD sunt în continuare produşi de diferite companii, însă aceştia sunt mult mai comuni în camerele video, în formatul „3CCD”. O prisma împarte lumina în trei raze diferite (roşie, verde şi albastră) astfel încât cei trei senzori captează fiecare dintre cele trei culori de bază ale spectrului luminos. Avantajul este faptul că astfel se ridică sensibilitatea imaginii în situaţii de iluminare slabă, fără a-i altera calitatea.

CMOS – Megapixelii, veri cu Gigahertzii?!

Tehnologia CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) a fost creată şi folosită iniţial pentru procesoare şi memorii RAM cu latenţă scăzută (performanţă ridicată), însă oamenii de ştiinţă de la Jet Propulsion Laboratory au reuşit să combine tehnologia cipurilor de procesare cu o metodă de achiziţionare a imaginilor. Astfel s-a creat un singur device: cipul CMOS Active Pixel Sensor (APS CMOS).

Cei mai importanţi şi cunoscuţi producători de senzori CMOS sunt Canon, Samsung, Toshiba, OmniVision Technologies (cei care au produs senzorul pentru iPhone 4), Sony şi Foveon (producătorul tipului de senzor cu acelaşi nume). Există şi companii precum Nikon, care preferă să perfecţioneze senzorii produşi de Sony sau Toshiba, cunoscuţi pentru fiabilitate şi acurateţea captării imaginilor.

Fun fact: Dacă până în 2005 majoritatea camerelor foto încorporau senzori CCD, în 2009 aproape toţi producătorii deja trecuseră la tehnologia de tip CMOS. Noul tip de senzor folosea mult mai puţin curent pentru captarea şi procesarea imaginilor. Acest lucru a produs un boom al camerelor incorporate în telefoanele mobile, astfel că în 2010 toate smartphone-urile se mândreau cu un senzor CMOS de înaltă fidelitate.

Tot atunci s-a pornit şi războiul megapixelilor. Dacă unele companii au preferat să-şi menţină numărul de pixeli într-un format din ce în ce mai mic, altele au ales invers.

Canon spre exemplu a produs cel mai mare senzor (fizic vorbind) din lume. El este un pătrat cu latura de 20 de cm, echivalentul a aproape 40 de senzori full-frame (de 35mm). Senzorul este folosit pentru cercetări şi filmări astronomice.

Tot Canon a venit şi cu cel mai puternic senzor, după numărul de megapixeli: se mândreşte cu nu mai puţin de 120 MPx. Senzorul se prezintă în formatul compact APS-H (approx. 29 x 20 mm) şi este recomandat pentru uzul industrial sau pentru domeniul aerospaţial.

Foveon - nonconformistul familiei

Senzorul de tip Foveon (Foveon X3) este un senzor din familia CMOS, dar cu o structură mai… specială. Sub-pixelii sunt dispuşi vertical. Cercetătorii au descoperit că suportul de siliciu al senzorului CMOS filtrează culorile primare la diferite adâncimi. Astfel, senzorul are sub-pixelii care simt culoarea albastră la suprafaţă, iar sub-pixelii specializaţi pe culoarea verde între cei pentru albastru şi roşu. De altfel, de aici şi vine acel „X3”, deoarece sunt de fapt trei senzori diferiţi, plasaţi vertical unul peste celălalt.

Camerele care dispun de o astfel de tehnologie sunt comparate cu cele profesioniste, datorită imaginilor foarte clare. Producătorul care foloseşte acest tip de senzor este Sigma, însă noua generaţie de senzori CMOS Bayer cu retro-iluminare (Back-Sensor-Ilumination - BSI) nu mai are nevoie de acel filtru de anti-aliasing, astfel imaginile sunt mult mai clare şi lipsite de noise.