Природа. Человек. История Техники. Как Человек изучает Природу создавая для этого всякие технические штучки

Сохранение изображения.
Есть поговорка: "Лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать".
Из всех наших органов восприятия окружающей Природы (органов чувств), о которых мы на сегодняшний день знаем, Зрение является важнейшим.
Поэтому где то там.... очень давно встал вопрос о сохранении изображения увиденного. Появились наскальные рисунки. Возможно и еще что, что до наших дней не дошло.
Человек не на пальцах объяснял соплеменникам, что он видел, а начал делать изображение увиденного.
Шли Века. Потребность в сохранении изображений постепенно превращалось в Необходимость.
Что то можно было сохранить и передать записанными словами с развитием языков и письменности.
А что то и сейчас "Не в сказке сказать, не пером описать"
До определенного момента было достаточно наскальных рисунков, статуэток. Далее Скульптуры и Живописи, включая ее прикладное применение чертежи и карты.
И вот конце 17-го века химики-алхимики научились получать вещества меняющие окраску под воздействием света. Это вызвало некоторый интерес и движуху головах.
Ехало это по тем временам нормально. Со скоростью телеги. Ехало, ехало и через сотню с небольшим лет приехало к Фотографии.

Случайно или нарочно на покрытую светочувствительным слоем пластину попал предмет. На все это дело попал свет. Когда предмет убрали на пластинке остался его отпечаток.
Вот тут и нашлось практическое применение обнаруженному сотню лет тому эффекту.
На пластинки начали укладывать все что род руку попадало... а на листочках растений даже прожилки были видны...
Одна беда. Долго такие отпечатки не хранились. На свету, когда их рассматривали отпечатки быстро засвечивались. Стал вопрос о их сохранении. Опять движуха в головах, но не так долго. Отпечатки на светочувствительном слое химики научились закреплять.
Ну что дальше? Ну можно тексты или картинки копировать нарисованные на бумаге нанеся так же на бумагу светочувствительный слой. Но со всей этой химией куда проще переписать или перерисовать.

И тут кто то вспомнил, что еще есть известная Китайцам и Древним Грекам, а может еще до них какая то "камера-обскура", хорошо известная художникам.
И вот тут многие художники начали лишаться средств к существованию. Одни тут же переквалифицировались в фотографы. А иные начали искать новые пути в Изобразительном Искусстве...
Импрессионизм, Кубизм, Модернизм и т.д.

А тут еще Медицина удивила, что "камера-обскура" похожа на устройство глаза. Но пока не понятно было, зачем там зрачок и хрусталик, ну и всякие там колбочки, которые уже в мелкоскопы рассмотрели.
И тут кто то (Жозеф Нисефор Ньепс) догадался воткнуть фотопластинку в камеру-обскуру и у медиков в голове прояснилось по поводу колбочек.

Камера-обскура.

Представляет собой светонепроницаемый ящик с отверстием в одной из стенок и экраном (матовым стеклом или тонкой белой бумагой) на противоположной стене.
Лучи света, проходя сквозь отверстие диаметром приблизительно 0,5—5 мм, создают перевёрнутое изображение на экране.(Вика)

Ниже приведена фотография считающаяся первой из сохранившихся сделанная при помощи камеры-обскуры.

Изображение не ахти. Не резкое. Скорее всего по двум причинам. Качество светочувствительного слоя на фотопластинке и более важное: несовершенство оптической системы. В камере-обскуре это небольшое отверстие.
Осталось додуматься приделать туда Объектив, с которым Оптика была уже знакома. Применительно к нашему глазу это Хрусталик... Линза.
Тут тоже не без проблем.
Проделаем небольшой опыт.
Возьмем ручку, карандаш или или свой же палец. выставим его перед собой напротив дальней стены комнаты. Посмотрим на него, а потом перенесем взгляд на стену. Одновременно видеть предмет перед глазами и на удалении одинаково резко не получится. Смотреть можно хоть одним, хоть двумя глазами.
Резкость изображения зависит от фокусировки глаза в соответствии от расстояния до объекта.
Можно натренировать каждый глаз на собственную фокусировку, как и двигать ушами, но пока никто не сказал нафига это надо и не нарушит ли это какие другие функции нашего зрения.

Опыт с фокусировкой зрения на ближнем и дальнем предмете показал, что тут не все так просто.
С той же проблемой столкнулась фотография. На изображениях предметы на разных расстояниях выглядели не одинаково резко. При этом объектив фотокамеры это не хрусталик глаза и самонастраиваться не умеет. Тем более процесс фотосъемки не подразумевает последовательного переноса фокуса с близких объектов на дальние или наоборот.
Появился термин Глубина резкости.
Параллельно решалась еще одна задача экспозиции.. Регулирование светового потока попадающего через объектив на фотопластинку. Качество изображений при ясной и облачной погоде было различным и зависело от светочувствительности фотопластинки.
Тут вспомнили про зрачок нашего глаза. Он расширяется или сужается реагируя на освещенность.
Так в составе фотокамеры появилось еще одно устройство... Диафрагма.
Неожиданно у Диафрагмы было обнаружено еще одно полезное свойство.... куда более важное, чем регулирование светового потока. Она меняла Глубину резкости. Чем меньше был диаметр отверстия Диафрагмы, тем четче были изображения предметов на разных расстояниях попадавших в кадр.
У нашего глаза такого нет. Зрачок автоматически регулирует световой поток. Глубину резкости мы зрачком менять не можем.
Но кое что есть... Взгляд с прищуром. Вторая Диафрагма. Веки могут не только моргать.
Попробуйте повторить предыдущий опыт с переносом взгляда с прищуром и без...

Итак, что делает Диафрагма. Управляет световым потоком и глубиной резкости.
Функция фокусировки (Управление глубиной резкости) с развитием Оптики перешло к Объективам. Да собственно и Диафрагма конструктивно тоже в них стоит.
Далее стоит поговорить, что это за Световой поток и зачем им надо управлять.
Для этого надо разобраться как работает светочувствительный слой на фотопластинке, пленке и т.д... позже доберемся и до матриц современных камер.
Перебрав кучу светочувствительных веществ, химические способы проявки и закрепления изображения, остановились на солях Серебра. В качестве светочувствительного вещества использовалось Йодистое Серебро, а в процессе проявления Азотнокислое Серебро, хорошо уже известное Аптекарям, как Ляпис. Фотографы начали дружить с Аптекарями по изготовлению фотопластинок.
Частичкой, Зерном светочувствительного слоя были кристаллики Йодистого Серебра.
От размера этого Зернышка зависела Светочувствительность и Разрешение получаемого изображения.
Световой поток, проходя через диафрагму и объектив попадал на кристаллик и вызывал в нем химическую реакцию.
Если световой поток приходил от точечного источника... ну например ночью снимали горящую на большом удалении свечу, которую и глаз видит, как светящуюся точку...... то и на фотопластинке получалась точка, которая попадала на одно зернышко, а соседние не засвечивались.
Если снималось две свечи рядом, то соответственно световой поток от них приходил на два зернышка-кристаллика.. Еслиоказывалось, что засвечены два соседних зернышка, то изображение двух точек сливалось и разобрать сколько там вдали свечек горит было невозможно.
Когда между засвеченными зернами, оказывались не засвеченные.... точки не сливались и можно было разобраться сколько там огоньков горит.
Минимальное расстояние между различимыми засвеченными точками называется Разрешением и равно оно двоенному размеру Зернышка.
"Количество света" падающего на Зернышко (больше или меньше) определяется Световым потоком, которым управляет Диафрагма.
Называется это "Количество света" Экспозиция.
Есть понятие Время Экспозиции. Это время связано со Светочувствительностью. Сколько должно попасть на Зернышко "Света" (фотонов), чтобы в нем началась химическая реакция.