Кафедра Ваннаха: Проблема диапазона Михаил Ваннах

Кафедра Ваннаха: Проблема диапазона

Михаил Ваннах

Опубликовано 06 сентября 2012 года

Несмотря на все чудеса интерактивного музея «Лунариум», да и приборы наблюдательной площадки, сердцем планетария является Большой звёздный зал. Именно там можно увидеть девять тысяч мерцающих звёзд, — в полтора раза больше, чем видно невооружённым глазом, — и всевозможные астрономические события за сотню веков. Звёзды воспроизводятся с максимально возможной на сегодняшний день точностью и достоверностью. Осуществляет это проектор UNIVERSARIUM Model IX. Изготовила его та же фирма Carl Zeiss, которая в начале двадцатых годов прошлого столетия представила публике первый «планетарий», оптико-механический проектор, и производила для Московского планетария прошлые, доступные ныне обозрению «планетарии».

Принцип работы нынешнего прибора тот же, что и в предыдущих приборах, устройству которых уделяла место даже «Детская энциклопедия» советской поры. В основе – тот же «звёздный шар», starball. Свет попадает на металлические пластинки с отверстиями. Самые крупные – для звёзд нулевой и первой величин. Самые мелкие (как трогательно писала «Детская энциклопедия» «некоторые из них мельче острия иглы») – для шестой с копейками. Но если раньше источником света была кинопроекционная киловаттная перекальная лампа, то теперь подсветку осуществляет изощрённая система с использованием волоконно-оптических световодов. Ярчайшим звёздам придан и их цвет. Но сам принцип – тот же. Больше дырка – более яркая звезда через объектив отображается ею на полусферическом экране. Столь архаичная технология используется для точной передачи динамического диапазона звёздного неба – от черноты глубокого космоса до сияния Сириуса и Канопуса. Вообще говоря, физиология человеческих чувств любит логарифмическую шкалу – припомним децибелы, в которых измеряется сила звука. Астроном Гиппарх ещё во втором столетии до нашей эры первым применил её в описании яркости видимых звёзд, разделив их на шесть величин. С середины позапрошлого века принято считать, что шаг логарифмической шкалы звёздных величин равен – 2,5; именно во столько раз слабее звезда второй величины по сравнению со светилом величины первой.

Роднёй шкалы звёздных величин была и шкала фотографической широты, использовавшаяся во времена «химической» фотографии. Сейчас, с технологической унификацией «рисунка светом» с другими отраслями цифровой электроники, уместнее тоже говорить о динамическом диапазоне оптического сигнала. Так возьмём и посмотрим на техническое устройство, существование которого обусловлено тем же требованием воспроизведения широкого диапазона светового сигнала, что и оптико-механические проекторы-"планетарии". Причём устройства, в отличие от штучных планетариев производимого десятками и десятками миллионов и имеющегося у очень многих читателей «Компьютерры».

Так о каком же устройстве идёт речь?

В каком широко распространённом изделии изощрённая механика используется для передачи динамического диапазона светового сигнала?

Правильно!

Это однообъективная зеркальная фотокамера. SLR в англоязычном сокращении. Ну или, точнее, DSLR в нынешнем её воплощении — цифровая однообъективная зеркальная камера.

И зеркало, поднимающееся и опускающееся, создающее вибрации, чувствительное к загрязнениям и ударам, необходимо для того, чтобы было комфортно снимать на полуденном пляже или залитом закатом снежном поле. Именно эта возможность заставляет в век цифровой электроники сохранять сложный и громоздкий оптический тракт.

Видеть, что происходит, можно и в видоискатель любой дальномерной, а то и шкальной камеры, которыми были древние ФЭД и «Смена». Но тут влезает в дело параллакс — ошибка, обусловленная разницей положения оптических осей видоискателя и объектива (что не мешает применению этой схемы не только в простейших мыльницах, но и в культовой Leica...) Кроме того, видоискатель смотрит на изображение, а зеркалка показывает фотографу то, что спроецируется на матовое стекло, то есть в плоскость кадра. Нет, существовали и камеры с мехом, где картинку рассматривали непосредственно на матовом стекле, безо всяких зеркал (но тёмной шалью накрываться приходилось...). Но об оперативной съёмке тут говорить не приходилось (хотя автор «Алисы...» именно такой камерой делал изумительные портреты...). А видоискатели с ЖК-экранами (равно как и такие экраны на задней стороне камер) известны давно, и разрешающая способность у них вполне достаточна, но вот динамический диапазон – слабоват... На солнце такие аппараты меркнут.

Но технология неумолимо идет вперёд. Думаю, многие из читателей знают, какую важную роль играет наличие в смартофоне AMOLED-дисплея, дающего возможность комфортно пользоваться интернет-подсказками даже на ярком солнце. (Доказательство от противного – драматическое падение рыночной доли смартофонов HTC после того, как этой достойной фирме было отказано в органических светодиодных матрицах...) И вот такие технологии пришли и в фототехнику.

В последнее время оформился новый класс фотоаппаратов. Это беззеркальные камеры со сменной оптикой. Вот, скажем, модель от корейского гиганта – Samsung NX-200. У этой компактной по размерам камеры матрица весьма серьёзного разрешения – 20,3 миллиона пикселей. Но разрешение само по себе ни о чём не говорит – важен физический размер матрицы. А он стандартный для большинства цифровых зеркалок APS. Samsung выпустил и целое семейство объективов для этой камеры. Поскольку зеркала в ней нет, камера компактна, и объективы имеют сокращённый рабочий отрезок, что упрощает конструкцию широкоугольных объективов. Но что сделало такую камеру возможной?

А это технология дисплеев на органических светодиодах. Именно динамический диапазон такого экрана (у Samsung NX-200 он трёхдюймовый) даёт возможность комфортной работы и в полутьме, и на ярком солнце. Причём фотограф не теряет картинку из вида на моменты срабатывания, подъёма и опускания зеркала. Поэтому отсутствуют и вибрации – это, как и выпущенные Samsung объективы с постоянным фокусным расстоянием, позволяет полноценно использовать всю разрешающую способность матрицы. Упростить конструкцию, избавиться от сложной и капризной механики в оптическом тракте видоискателя, одновременно сохранив динамический диапазон, позволила технология сначала органических светодиодов, а потом и матриц на их основе.

Вместе с технологическими достижениями южнокорейские проектировщики предприняли сильный маркетинговый ход: благодаря адаптеру, с камерой Samsung NX-200 могут быть использованы многочисленные объективы системы Pentax K. (Цифровые зеркалки от Самсунга были совместимы с оптикой с К-байонетом.)

Сами же обладатели товарной марки Pentax также выпустили цифровую беззеркалку. Это модель Pentax K-01. Её разработчики волевым решением пожертвовали компактностью в пользу системности. Рабочий отрезок этой камеры такой же, как у всех камер с К-байонетом. Из-за этого она толще большинства беззеркалок, но это даёт возможность использовать все объективы со всеми семействами байонета К, выпускающимися десятилетиями. И от самого Pentax, и от сторонних производителей. Можно пользоваться тем же макрообъективом в металлической оправе, что работал ещё на «неубиваемом» Pentax K-1000 с «тряпичной», но безукоризненно работавшей в мороз шторкой. Разрешение матрицы у Pentax K-01 пониже – 16,3 миллиона пикселей, но вполне достаточно для всех реальных применений. Вполне комфортна видеосъёмка видео высокого разрешения 1960х1080 H.264. И вес поменьше, чем у классических цифровых зеркалок, даже с APS-матрицей, что так важно летом в плавящемся от жары старинном европейском городе... Возможными такие технические решения сделала именно решённая проблема диапазона. Динамического диапазона матриц на органических светодиодах. От которого можно ждать новых применений. Скажем, адекватного отражения на экране картины, которую мы видим в летнем лесу, когда солнечный луч прорезает плотную листву...

Можно предположить, что классические оптико-механические проекторы-планетарии присоединятся к своим предшественникам в зале Урании (ну что там – девять тысяч звёзд, в горном воздухе Ликской обсерватории будто бы наблюдали невооружённым глазом звезды 8,5 величины – сколько нужно дырок в диафрагмах, посчитайте сами, но ясно, что это запредельно для «классики»...).

К оглавлению