Неожиданная непонятность, не совсем о компьютерах

Хотя, как бы и о них. Только не об универсальных. А о тех, которые сейчас называются цифровыми фотоаппаратами.

Итак, всё началось с зеркальной камеры. В 1676 году немец Иоганн Штурм описал использование зеркала в камере-обскуре, простейшем ящике с отверстием. Уже в 1865 году ещё один немец, Иоганн Зан, сделал образец реальной зеркальной камеры-обскуры, да еще и с фокусируемым объективом и регулируемой диафрагмой. Эти предки современных зеркальных камер не предназначались для фиксирования изображений, они использовались, в частности, художниками, для «рисования с натуры» методом обрисовывания контуров наблюдаемого камерой изображения.

Когда появились способы фиксации изображения, конструкция зеркальной камеры оказалась неожиданно удачной и очень подходящей:

При одном положении зеркала (наклонном, деталь 2 на рисунке) световой поток направлялся фотографу, не затрагивая светочувствительного фиксирующего элемента 4. Это позволяет фотографу (и не только ему, ещё и разным устройствам) в прямом смысле «смотреть через объектив» и оценивать будущий снимок. И эта возможность – одна из самых сильных в списке достоинств зеркальной камеры. Естественно, при некоторых ограничениях можно заглядывать через объектив и камеры-обскуры. Например, при съёмке неподвижных объектов в неизменных условиях освещения. Тогда можно детально рассмотреть проецируемую камерой-обскурой картинку, потом, например, приставить к ней коробку со светочувствительным материалом и открыть её на какое-то время. Как приём получения весьма интересных натюрмортов, например, такое вполне годится и интересно. Но как основа универсального фотоаппарата – увы. Продолжим о зеркальной камере. Если в ней поднять зеркало (на рисунке – 5) то световой поток попадёт на светочувствительный элемент. Процесс подъёма-опускания зеркала может быть очень быстрым, а по сравнению со способом съёмки камерой-обскурой, и вовсе мгновенным. Это второе главное достоинство зеркальной камеры – время, отделяющее визуальную оценку кадра от его фиксирования у таких камер мало. Третье достоинство – удобство фокусировки в ручном режиме. В камерах большого формата для наблюдения фотографом через объектив до сих пор используется не видоискатель с призмой, а большое матовое стекло, на которое просто проецируется световой поток, прошедший через объектив. Над которым часто устанавливается обычное увеличительное стекло, позволяющее рассматривать произвольные увеличенные фрагменты проецируемого изображения. И, варьируя фокусировку  объектива, добиваться их резкости. Это очень важная деталь. Но о ней чуть позже.

Один недостаток зеркальных камер очевиден – сложная изнашивающаяся механика. Второй – менее. Зеркало обладает массой. А быстрые его перемещения, соответственно, вызывают колебания. Пусть незначительные, но достаточные для того, чтобы они в некоторых случаях сказывались на качестве результирующего изображения. Именно поэтому в качественных зеркальных камерах предусмотрена фиксация изображения с предварительно поднятым зеркалом, то есть, исключающая вибрации от его перемещения. И по этой же причине искушённые фотографы любят камеры, основанные на других принципах, без прыгающего зеркала вообще.

Когда в фотоаппаратах появились электронные системы автоматики, принцип зеркальной камеры позволил убить сразу двух зайцев. Во-первых, появилась возможность оценивать количественные характеристики светового потока, прошедшего через объектив, расположив датчики так, чтобы на них падал свет при наклонном положении зеркала. Во-вторых, там же можно расположить датчики автофокуса, каждый из которых задаёт точку фокусировки, и заставить камеру автоматически наводиться на резкость в заданной точке.

Всё это хорошо и объясняет доминирующее положение зеркальных цифровых камер в списке приборов, с помощью которых потенциально можно добиваться высокого качества снимков. Но не объясняет некоторых других вещей. Например. Наилучший способ фокусировки для ряда специфических условий съёмки предлагают камеры с большим матовым фокусировочным стеклом – потому что они обеспечивают фотографу полную свободу в формировании композиции кадра. Зеркальная цифровая камера с механизмом автофокуса даёт выбор точек фокусировки из какого-то множества (обычно сравнительно небольшого) и тем самым вводит ограничение в композицию снимка. А системы автофокуса без специальных датчиков (например, по контрасту изображения), используемые в «мыльницах», работают непозволительно для серьёзных требований медленно. Прыгающее зеркало вносит вибрации. Механика его привода изнашивается при каждом срабатывании.

Так вот. Почему, всё-таки, в камере изначально нужно было зеркало? По самому большому счёту? Потому что время, отделяющее момент фиксации изображения, от момента, когда изображение сможет оценить фотограф, было очень большим – плёнку надо проявить, снимок отпечатать.  В цифровых камерах всё не так – фотограф может оценивать изображение, фиксируемое матрицей камеры, в реальном времени. Например, с помощью того механизма, который в цифровых зеркалках называется LiveView. С другой стороны, дисплеи, для отображения в этом самом режиме, уже фактически фотографического качества, подбирающиеся к миллиону пикселей.

И вот не совсем понятно, почему нет до сих пор таких камер, в которых используется сугубо ручная фокусировка и электронный аналог комплекта матовое стекло – линза. Упрощённо – вот таких:

1 – объектив, 2 – матрица, 3 – экран с оптической системой и видоискателем, чтобы избежать засветок экрана от внешних источников света.

Так как разрешение экрана очевидно меньше разрешения матрицы, то на нём может отображаться или всё фиксируемое матрицей изображение (в масштабе, естественно), или его фрагмент, причём, как вариант – в масштабе 1:1, когда один пиксель матрицы соответствует одному пикселю экрана. Представим себе, что мы можем управлять положением этого окна с размером (в пикселях) экрана в системе координат матрицы, то есть, отображать любой фрагмент фиксируемого матрицей изображения в масштабе 1:1. Это ведь та же самая линза, которую можно устанавливать произвольно над матовым стеклом. Больше того. Никто ведь не запрещает оценить качество фокусировки в пределах этой «линзы» программно и помочь фотографу визуализацией какой-то объективной оценки. И в реальном времени, например. А это значит, что – такую камеру можно фокусировать как угодно, независимо от расположения датчиков автофокуса, что ей не нужно прыгающее зеркало и куча механики, что производитель такой камеры как системы может сконцентрироваться на качестве ключевых компонентов - оптики объективов и матрицы, и при одной и той же стоимости камеры, естественно, обеспечить их более высокий уровень. Да, в такой камере не будет автофокуса. Зато и не будет навязанных конструкцией камеры точек фокусировки. И потребности юстировки автоматики, и т.д. и т.п.

По-моему, это совершенно очевидная конструкция, которая одновременно и проще, чем «мыльницы», и для кучи применений совершеннее, чем «зеркалки». Почему же её нет вообще?