Родом из гламурных пятидесятых: история первых цифровых снимков

Сейчас цифровая камера имеется почти у каждого, с ее помощью можно не только слышать собеседника, но видеть его и даже видеть то, что видит он. Казалось бы, всем хорошо, но, как водится, есть недовольные. В основном это мастера художественной фотографии и кинорежиссеры, считающие цифровые камеры инструментом профанации их высокого искусства. В IT-сообществе этот культурологический конфликт отдается эхом возникающих время от времени споров о том, где больше «мегапикселей» — на пленке или в «цифре».

По большому счету подобные споры лишены смысла, как и дискуссии полуторавековой давности о преимуществе фотокамеры перед мольбертом художника. Итог тем давним спорам, а заодно судьбе высокого искусства живописи подвел Малевич своим «Черным квадратом». Тем не менее, самые кассовые режиссеры на Западе сэр Кристофер Нолан и Квентин Тарантино, не пожелавшие «променять свои масляные краски на горстку мелков», по сей день из принципа снимают свои фильмы только на пленку, той же позиции придерживался и наш Алексей Балабанов.

Их не менее известные коллеги тоже скорбят по прошлому, но смирились. «Пленка исчезает, как динозавры, и мне будет ее не хватать, потому что вместе с ней уходит великое искусство, но нужно пробовать новые технологии, — говорит Стивен Спилберг. Роберт Родригес тоже понимает, что «HD и цифра не так ужасны, поэтому со временем изменят кино. А вы, если продолжите снимать на пленку, в какой-то момент оглядитесь вокруг и даже не поймете, что происходит». Стивен Содерберг с ним согласен: «Следовало бы позвонить пленке и сказать, что я встретил другую». Прекрасной иллюстрацией происходящего стал байопик «Стив Джобс» 2015 года, состоящий из трех частей. Первую часть о юношестве Джобса его режиссер Дэнни Бойл снял на 16-миллиметровую пленку, вторую часть — на 35 мм пленку, третью заключительную — цифровой камерой.

Но стенания по поводу утраты высокой культуры кинематографа сущая мелочь по сравнению с масштабом той революции в нашей жизни, которую произвела цифровая камера. Камеры слежения на дорогах, в транспорте, магазинах, присутственных местах, на улице, в подъезде дома, в самом доме, на столбах, стенах, лобовых стеклах машин и у себя на лбу, сделали мир стеклянным, а неудержимое стремление к селфи, которое психиатры давно уже всерьез рассматривают как пограничное состояние нарциссизма и эксгибиционизма, достало всех. К счастью, психиатры еще не знают, что история цифровой камеры, по крайней мере ее предыстория, тоже начинается с селфи.

Первая «цифровая камера» занимала площадь 15 кв. м, была высотой 2,3 м и весила 1,4 тонны. Это был ламповый мейнфрейм первого поколения SEAC, спроектированный и построенный в 1950 году в Национальном бюро стандартов США (NBS), к которому инженер NBS Рассел Кирш подсоединил разработанный его группой барабанный цифровой сканер с фотоумножителем и стробоскопом. На нем он отсканировал фотографию своего трехмесячного сына Уолдена. Это была первая фотография, которую можно было хранить в цифровом виде в памяти компьютера. IT-историки окрестили Кирша «отцом цифровой фотографии» и «отцом пикселя», и с их легкой руки в сети в изобилии гуляют апокрифическая истории о том, как Рассел Кирш, работавший с 1951 года в NBS, в 1957 году вдруг спросил сам себя: «А можно ли научить компьютер видеть?» — и ответил на этот вопрос, показав всем в том же 1957 году цифровое фото своего первенца, каким его увидел мейнфрейм SEAC.

Но в реальной жизни история была несколько иной. Его работодатель, Национальное бюро стандартов, заключило долгосрочный контракт с Патентным ведомством США по «разработке и применению автоматических методов хранения и извлечения информации для решения задач патентного поиска». Такие методы сильно облегчили бы труд патентных экспертов, которые вынуждены перелопачивать сотни научных и технических публикаций и тратить на это 60% своего рабочего времени. Фактически речь шла об оцифровке печатной литературы и поисковике. Как известно, первые поисковые системы вошли в обиход пользователей компьютеры полвека спустя, но мечтать никогда не было вредно.

К тому же группе Кирша в 1956 году вначале была поручена конкретная и частная задача: выяснить возможность хранения в памяти компьютера формул органических химических веществ, синтез которых рос в геометрической прогрессии, а сами они были основой новых материалов и лекарств, то есть патенты на них шли валом. Структурные формулы этих веществ и их изомеров были не строкой химических символов химических элементов с цифрами коэффициентов, а двухмерным рисунком, то есть речь шла об оцифровке изображения таким способом, чтобы его «увидел» и сохранил в своей памяти компьютер.

Желающие могут сами прочитать в журнале Science (с.126, №3278 от 25 октября 1957 г.) 5-страничную статью Кирша и его коллеги из NBS Луиса Рэя «Поиск химических данных с помощью цифровых компьютеров», где дается их решение этой частной проблемы на весьма приличном для того времени и возможностей их компьютера уровне. В заключении своей статьи в Science они написали: «В области вычислительной техники хорошо известно, что пользователи компьютеров открывают для себя множество новых областей применения этих машин в процессе их использования. Есть надежда, что наши эксперименты с SEAC послужат аналогичной цели».

Одну из таких новых областей они открыли для себя сами в ходе своих экспериментов на SEAC. Как это было в подробностях, тоже можно прочитать самостоятельно в докладе Кирша и его сотрудников «Эксперименты по обработке графической информации с помощью цифрового компьютера», опубликованном в декабре 1957 года в «Материалах Восточной объединенной компьютерной конференции. (Kirsch, R. A. et al. Experiments in Processing Pictorial Information with a Digital Computer. Proceedings of the Eastern Joint Computer Conference, 1957), он свободно доступен в интернете.

Впрочем, ее можно не читать, а вот пролистать весьма желательно, потому что в этой публикации есть цифровая фотография, которую инженер Кирш продемонстрировал коллегам на той конференции. С нее на нас смотрит Кирш, но не трехмесячный малыш Уолден Кирш, а его отец Рассел Кирш 27 лет от роду. Или, если блюсти политкорректность, «человек, похожий на Рассела Кирша». Говоря проще, первая в мире цифровая фотография была его селфи.

История ее появления, по словам Рассела Кирша, была такой: «Мы сталкиваемся с более фундаментальной проблемой, которой до сих пор не уделялось должного внимания... Графическая информация может варьироваться от таких сильно стилизованных форм, как печатные символы, диаграммы, схематические рисунки, эмблемы и узоры, через менее стилизованные формы в виде карикатур и рукописных символов до таких сильно аморфных форм, как фотографии реальных объектов, например, люди, виды с высоты птичьего полета, а также микроскопические и телескопические изображения». Вот эти аморфные формы Рассел Кирш и его коллеги перевели в цифру с помощью довольно нехитрого устройства.

«Сканируемая фотография устанавливается на барабан диаметром около двух третей дюйма. При вращении барабана фотоумножитель и источник освещения, закрепленные на ходовом винте, сканируют все изображение по спирали. Шаг ходового винта таков, что узел фотоумножителя перемещается по изображению на 0,25 мм за каждый оборот барабана. Между барабаном и фотоумножителем и в плоскости изображения оптической системы расположена непрозрачная маска с квадратным оптическим отверстием такого размера, что фотоумножитель в каждый момент времени освещает квадратную область размером 0,25 мм со стороны изображения». Это и был «пиксель» Кирша. Много лет спустя он в одном из интервью пошутил: «Квадраты были логичным решением. Конечно, оно не было единственной возможностью... но мы использовали квадраты. Это было очень глупо, и с тех пор все в мире страдают от этого».

«Если сканируется достаточно белое пятно, в SEAC передается двоичный код 0. Существует ручная настройка порога распознавания, которая определяет уровень, на котором черный цвет отличается от белого. Чтобы отсканировать изображение на рис. 3 (фотографию Рассела Кирша - Ред.), этот порог распознавания изменялся с помощью пилообразной формы сигнала на частоте, примерно вдвое меньшей частоты стробирования. В результате был получен эффект "полутонов", при котором плотность однородных черных пятен пропорциональна черноте исходного изображения. Процедура отображения изображений привела к получению выходной фотографии». Селфи Кирша имело разрешение 30 976 пикселей, 176 × 176 точек, точнее мельчайших квадратиков, на площади 5 см х 5 см.

Далее идут рассуждения Кирша насчет областей применения данной методики — от создания карт рельефа Земли до превращения миллионов кадров пленки планеты Марс, отснятых во время великого противостояния Марса и Земли в сентябре 1956 года, в более-менее четкую фотографию его поверхности, а также его ответы на вопросы из аудитории, в ходе которых он среди прочего достаточно самокритично признался, что «то, что я вам показал, было плохим компромиссом между полным отображением в серой гамме и четкостью изображения»

На вопрос, сколько времени занимает оцифровка фотографий, его ответ был: «От минуты до, возможно, трех минут или даже больше, но более быстрая машина могла бы выполнять обработку намного быстрее».

Интересный вопрос задал Расселу Киршу некий мистер Реллис, аффилиация которого не указана, но можно догадаться, откуда он был. Он спросил Кирша насчет оцифровки отпечатков пальцев, и тот, поняв намек, ответил: «Да, многие люди предлагали это сделать, и хотя мы не проводили никаких серьезных расследований, некоторые люди также предполагали, что, возможно, с помощью обратного сканирования отпечатка пальца можно получить изображение лица преступника».

И наконец, был задан вопрос: «В какой степени помогла бы вам телевизионная камера?» «Помогла бы, — ответил Кирш, но добавил, что стандартная телевизионная камера едва ли поможет, так что это дело будущего. Будущее оказалось не очень далеким. В 1964 году телекамерами с цифровым сканированием, разработанными в Лаборатории реактивного движения НАСА (JPL), был оснащен космический лунный зонд «Рейнджер-7» и марсианский зонд «Маринер-4». Они совершенствовались и дальше, но принцип их действия был тот же, что у Кирша — не прямое цифровое сканирование снимаемого объекта, а с промежуточной стадией, сканированием и переводом в цифру уже полученного аналогового изображения этого объекта. Иными словами, Рассел Кирш всего лишь показал, что можно создать и управлять цифровым фото, четко и недвусмысленно подчеркнув, что цифровая камера, производящая цифровую съемку, минуя стадию сканирования пленочного снимка, дело будущего.

Что же касается знаменитой цифровой фотографии его сына, то вполне возможно, что хронологически она была первой, и он сделал ее раньше, чем собственное фото для отчета на научной конференции. В конце концов это был его первенец, и легко понять его чувство отцовской гордости. Во всяком случае это бесспорно была его личная инициатива. Другое дело, как могло воспользоваться этим фото его руководство, для пиара достижений NBS это был бы идеальный ход. Но как бы там ни было, именно цифровая фотография его малыша прославила и навеки запечатлело имя Рассела Кирша в IT-истории и просто в истории, журнал Life объявил ее одной из «100 фотографий, изменивших мир». Возможно, это было и к лучшему, иначе инженера-изобретателя Кирша давно бы объявили «духовным отцом селфи».

Если вы хотите стать правообладателем собственного бренда – подайте заявку на регистрацию через нашу онлайн-систему.