Documentarea primelor tentative de a înregistra o fotografie, sub formă de informație digitală, plasează acest proces în anii `50. Astfel, în anul 1951, s-a reușit salvarea semnalelor digitale pe bandă magnetică, cu ajutorul unui aparat de filmat, de către cercetătorul Charles Ginsberg, inventatorul benzii magnetice.[1] Procesul presupunea preluarea imaginilor captate de camerele de filmat și transformarea lor în impulsuri electrice, care, ulterior, erau stocate pe bandă magnetică.
De remarcat faptul că, primul aparat capabil să înregistreze doar sunet, pe suport magnetic, a fost inventat în 1893 de Valdemar Poulsen. El a numit invenția sa „telegrafon” și a câștigat Marele Premiu la Expoziția de la Paris din 1900.[2] Prima imagine digitală a fost realizată în anul 1957 de pionierul computerelor și tehnologia informației, Russell Kirsch și echipa sa, la Institutul Național de Standarde și Tehnologie (NIST) din S.U.A.
Tot ei au dezvoltat primul computer programabil, Standard Eastern Automatic Computer (SEAC) și au creat un scaner rotativ, pe tambur, care a permis stocarea imaginilor. Prima imagine scanată a fost cea a unei fotografii de 5cm x 5cm, în sistem binar, rezultând o imagine pixelată.[3]
Tehnica a reprezentat punctul de plecare pentru imaginile prin satelit, scanările CAT, editarea computerizată, fotografia digitală și o serie de alte tehnologii de imagistică. Imaginea măsura doar 176 de pixeli pe o latură – departe de instantaneele digitale de astăzi, de zeci de megapixeli – dar a devenit punctul de plecare pentru toate imaginile computerizate cunoscute, până la ora actuală.[4],[5].
Această primă fotografie digitală, conține 30975 de pixeli A/N. Kirsch a atribuit cifra 1 unui răspuns pozitiv (de tip „on”) și cifra 0, unui răspuns negativ (de tip „off”). Astfel, el a asociat cifra 1 albului și cifra 0 negrului. Descoperirea lui Kirsch avea să schimbe cursul industriei fotografice pentru totdeauna. Mai mult, în 1969, prin interconectarea a câtorva computere SEAC, s-a realizat primul pas spre ceea ce numim azi Internet (Tim Barners-Lee, CERN, 1989). Un senzor de imagine digital este un circuit integrat fotosensibil, având ca și caracteristică fundamentală detectarea și transmiterea informației, cu scopul formării unei imagini digitale.
Principiul care stă la baza acestui proces, este conversia diverselor lungimi de undă (provenite în urma reflectanței, sau ca urmare a trecerii acestora prin diverse medii) în semnale electrice de intensități diferite, care, cumulate, sunt procesate, rezultând o anumită cantitate de informație binară, care, ulterior, este stocată pe un mediu de stocare. Undele, la care un senzor digital poate fi sensibil, nu se limitează doar la cele din spectrul vizibil, sensibilitatea lor putând fi ajustată și la alte radiații electromagnetice (raze X, UV, IR etc).
Senzorii de imagine sunt utilizați în dispozitive electronice de imagistică, atât de tip analog, cât și digital. Cele două tipuri majore de senzori fotosensibili digital sunt CCD și CMOS. Un senzor CCD are un amplificator pentru toți pixelii, în timp ce fiecare pixel dintr-un senzor CMOS (activ-pixel) are propriul său amplificator. Camerele cu un senzor mic utilizează, de regulă, un senzor CMOS (BSI-CMOS). Calitatea generală a imaginii finale depinde, mai mult de capacitatea de procesare a imaginii, decât de tipul senzorului.
Atât senzorul CCD, cât și cel CMOS, sunt, în fapt, semiconductori cu oxid de metal (MOS). Aceștia acumulează semnale în fiecare pixel, intensitatea acestora fiind proporțională cu intensitatea luminoasă la care au fost expuse. După expunere, un senzor CCD transferă încărcătura electrică a fiecărui pixel, secvențial, către o structură de ieșire comună, care convertește încărcătura electrică în tensiune, iar mai apoi semnalul final este distribuit spre mediul de stocare. Pentru a capta culoarea, fața senzorului CCD este prevăzută cu un filtru (mască sau rețea) care separă lumina vizibilă, în culori primare. [6]
De obicei, aceste celule sunt dispuse, fie într-o singură linie (senzor CCD liniar), fie într-o grilă bidimensională (senzor CCD cu matrice zonală). Aplicația care urmează să utilizeze senzorul va dicta, în general, tipul de CCD utilizat. Scanerele, de exemplu, folosesc senzor CCD cu matrice liniară și, în acest caz, este necesară deplasarea progresivă a senzorului CCD peste obiectul a cărei imagine este captată (sau invers). Camerele digitale utilizează, în mod normal, senzori CCD cu matrice zonală, permițând astfel capturarea întregii imagini bidimensionale, în timpul unei singure expuneri.
În cazul unui senzor CMOS, conversia dintre încărcătura electrică și tensiune, are loc în fiecare pixel, informație care poate fi citită individual. Această diferență în tehnicile de citire are implicații semnificative pentru arhitectura senzorilor, proprietățile și limitările acestora. Senzorii CMOS, precum CCD-urile, sunt formați dintr-o rețea de elemente sensibile la lumină, fiecare element fiind capabil să producă un semnal / încărcare electrică proporțională cu lumina incidentă.
Cu toate acestea, procesul de realizare a acestui lucru este foarte diferit, pentru fiecare dintre cele două tehnologii. După cum s-a explicat anterior, un pixel CCD este format dintr-o joncțiune p-n care creează un potențial de tip puț în care se acumulează sarcini. Fiecare pixel CMOS, pe de altă parte, folosește o fotodiodă, un condensator și până la trei tranzistoare.[7] În cazul ambelor tipuri de senzori, ca rezultat final, se obține un set specific, binar, de informație, propriu fiecărui cadru fotografic. Diferența dintre cei doi tipi de senzori este schematizată în Fig. 1.
 Fig. 1: Pe un senzor CCD, conversia foton-electron se transmite din aproape în aproape spre o structură de ieșire comună, care, mai apoi, face conversia electron-voltaj. Majoritatea funcțiilor au loc pe placa de circuit a camerei. La nivelul unui senzor CMOS are loc o conversie foton-electron-voltaj nivelul fiecărui pixel și majoritatea funcțiilor sunt integrate în cip. |
Această informație este stocată pe mediile de stocare acceptate de fiecare aparat de fotografiat digital. Filtrele, de corecție sau de efect, se folosesc atât în fotografia alb-negru precum și cea color. Filmul pancromatic înregistrează̆ culoarea în alb și negru, mai precis transforma toate culorile vizibile ale luminii în tonuri de gri. Singurul lucru care separă aceste tonuri este intensitatea luminii reflectate de pe suprafața subiectului, mai exact umbre și lumini.
Filtrele utilizate în fotografia alb-negru sunt folosite pentru a separa mai bine culorile și pentru a îmbunătăți contrastul în momentul înregistrării imaginii. În cazul fotografiei alb-negru, un filtru colorat este utilizat pentru a accentua propria sa culoare. Pe copia pozitivă, culoarea filtrului utilizat duce la obținerea unei nuanțe de gri mai deschisă a acelei culori, în timp ce culoarea complementară culorii filtrului, va fi redată în copia pozitivă sub forma unei nuanțe de gri mai închise decât în absența acestuia.
Notă informativă:
Prezentul fragment de text (c. 2.4.1.) este publicat liber, cf. Anexei nr. 9, cu optiunea de publicare distincta a tezei/fragmente din Tezei de Doctorat cu titlul: „Negrul: Dimensiune estetică în pictura și fotografia contemporană”, autor: Atila GOMBOȘ, coord. științific prof. univ. dr. habil Stelian ACEA, IOSUD, FAD, UVT – susținută public la data: 21 iunie 2024. Atribuirea titlului doctor s-a acordat autorului, prin ordinul Ministerului Educatiei, nr. 7692/06.12.2024.
De asemenea, orice informație, idee originală, concluzie și/sau text este protejată de legea 8/1996, actualizată 2024. Se poate folosi hyperlink-ul (link catre pagina/site) pentru atribuire copyright, in limita a maxim 200 cuvinte.
Bibliografie, note și alte referințe:
[1] SMPTE Journal: Publication of the Society of Motion Picture and Television Engineers. Society of Motion Picture and Television Engineers, Volume 100, Issues 7-12, Ed. University of California, 1991, p. 616-620.
[2] Kybett, Harry. Video Tape Recorders. Editura: University of Wisconsin, 1974, p. 13.
[3] Alexander, Simon, et al. The Daily Book of Photography: 365 Readings That Teach, Inspire & Entertain. Walter Foster Publishing, 2010, p. 339.
[4] Bell, Adam, și Charles H. Traub. Vision Anew: The Lens and Screen Arts. Univ of California Press, 2015, pp. 217-219.
[5] Notă: Omniprezența imaginilor digitale a schimbat profund orientarea profesională a tuturor celor care le folosesc. Datorită salturilor în materie de cercetare și inovații, de la convergența imaginilor în mișcare și a imaginilor statice în cele mai recente camere DSLR, până la potențialul ascendent al activității fotografice interactive și online, lentila și ecranul s-au transformat în instrumente centrale pentru mulți artiști. Vision Anew reunește o selecție diversă de texte de către practicieni, critici și cercetători pentru a explora natura în evoluție a artelor bazate pe captarea imaginilor cu ajutorul opticii. Prezentând eseuri despre fotografie și imaginea în mișcare alături de interviuri captivante cu artiști și realizatori, Vision Anew oferă o evaluare inspirată a importanței continue a mediilor folosite în era digitală. Printre colaboratori se numără Ai Weiwei, Gerry Badger, David Campany, Lev Manovich, Christian Marclay, László Moholy-Nagy, Walter Murch, Trevor Paglen, Pipilotti Rist, Shelly Silver, Rebecca Solnit și Alec Soth, printre alte nume sonore.
[6] Senzorii CCD pot capta câte o singură culoare de câte un pixel, iar trei pixeli creează un pixel central virtual. Masca de tip Bayer, cea mai utilizată în cazul camerelor digitale, se prezintă ca o matrice, constituită dintr-o rețea de pixeli roșii, albaștri și verzi, cu precizarea că raportul dintre pixelii roșii-albaștri și cei verzi, este de 2:1 (50% din numărul total de pixeli). Senzorii CCD pot conține milioane de celule fotosensibile, capabile să producă o încărcătură electrică proporțională cu cantitatea de lumină pe care o primesc.
[7] Înainte de începerea perioadei de integrare, condensatorul va fi încărcat la o anumită tensiune cunoscută. Când începe perioada de integrare, sarcina de pe condensator este lăsată să se scurgă lent prin fotodiodă, rata de scurgere fiind direct proporțională cu nivelul de lumină incidentă. La sfârșitul perioadei de integrare, sarcina rămasă în condensator este citită, digitalizată și transmisă către unitatea de stocare.
