DSLR na cestě časem - 1. díl
1.10.2008, Roman Pihan, článek
Digitální zrcadlovky (DSLR) jsou v amatérské veřejnosti stále oblíbenější. Může za to mimo jiné i drastický pokles jejich ceny, který v poslední době zaznamenaly, a díky kterému se dostaly až na úroveň lepších kompaktních fotoaparátů. Podívejme se na fenomén DSLR podrobněji a začněme jak jinak než trochou historie.
Dírková komora
Koncepce jednookých zrcadlovek (Single-Lens Reflex, SLR) se datuje dokonce před počátek fotografie. Již v 18. století byl princip zrcátka použit v tzv. Camera obscura (temná neboli dírková komora), což je v podstatě krabice (třeba i velikosti místnosti) s otvorem v jedné stěně. Světlo z vnější scény po průchodu otvorem dopadne na protější stěnu, kde vytvoří obraz. Právě v 18. století začala být používána konstrukce se zrcadlem, která obraz promítala na průsvitný papír položený na skleněné desce na vrchu skříňky, což bylo praktické a pro diváky příjemné.
Tzv. Camera obscura (též pinhole, česky dírková komora) je zařízení, jež místo objektivu používá malou dírku. Ta vykreslí převrácený obraz na protější stěně komory, ale díky zrcátku se obraz může vykreslit správně orientovaný na horní stěně.
První zrcadlovky
První fotografická zrcadlovka (SLR) se objevila někdy kolem roku 1884 v Americe (Calvin Rae Smith Monocular Duplex), byla však velmi primitivní a poruchová. Princip byl sice skvělý, ale tehdejší technologie neumožňovaly dosáhnout uspokojivého výsledku. Teprve někdy v 60. letech minulého století se podařilo řadu mechanicko-optických problémů vyřešit a koncept jednooké zrcadlovky (SLR) začal být preferován mnoha výrobci i uživateli.
Princip jednooké zrcadlovky (SLR):
1-objektiv s clonou, 2-sklopné zrcátko, 3-závěrka, 4-film (senzor), 5-zrcátko ve sklopené poloze, kdy se exponuje, 6-matnice, 7-hranol či zrcátka v hledáčku, 8-jednoduchá optika hledáčku
U prvních SLR byl sice obraz dobře vidět v hledáčku a odpovídal budoucímu snímku, všechny fotografické veličiny bylo ale nutné nastavovat ručně. Bylo tedy nutné ručně ostřit i ručně nastavovat expoziční čas na těle SLR i clonu na objektivu. Vrcholem byl vestavěný selenový expozimetr, který velmi nepřesně ukázal množství světla v okolí fotoaparátu, odpovídající expoziční hodnoty bylo však nutné nastavit opět ručně.
Jedna z prvních 35mm SLR z roku 1951. Asi nepřekvapí, že vše bylo nastavováno zcela ručně – clona na objektivu, expoziční čas i posun filmu.
S nástupem elektroniky v 70. letech se do SLR začaly přidávat automatické elektronické systémy. Ty nejprve nabídly jen měření množství světla (expozimetr), později též automatické nastavení expozičního času nebo clony a ještě později i automatické motorové ostření (autofocus).
Elektronika a zrcadlovky
Významný milník na cestě k plně automatické tzv. programové expozici (odsud písmenko P jako označení expozičního režimu na mnoha dnešních fotoaparátech) byl Canon A-1, první fotoaparát vybavený mikroprocesorem a schopný nastavovat expoziční čas i clonu zcela automaticky podle hodnot z expozimetru. Postupně tyto možnosti integrovali do fotoaparátů všichni výrobci a začala tak elektronická éra SLR.
Canon A-1 z let 1978 až 1985 - první SLR s mikroprocesorem, která dokázala změřit světlo a zcela automaticky (programově – „P“) nastavit expoziční čas i clonu. Protože clona se nastavuje v objektivu, bylo nutné používat nové objektivy typu FD, které uměly nastavit clonu z těla SLR a současně bylo možné měřit expozici při zcela otevřené cloně.
Potřeba čilé elektronické komunikace mezi tělem fotoaparátu a objektivy bohužel znamenala i začátek problémů s kompatibilitou. Nasadíte-li proto na dnešní SLR nebo DSLR velmi starý objektiv, vlastní obrazová kresba nebude problém. Čeká vás ale ruční ostření i ruční nastavení clony, a pokud se fotoaparát hodnotu nastavené clony z objektivu nedozví, pak i ruční nastavení expozičního času. Důvodem je právě nemožnost komunikace objektiv – tělo.
Další milník na cestě k dnešnímu pojetí fotografie bylo automatické zaostřování objektivu. První zrcadlovka vybavená automatickým zaostřovacím systémem byl v roce 1981 Pentax ME F, který používal jeden konkrétní objektiv vybavený zaostřovacím motorem. Automatická expozice, automatické ostření, motorový posun filmu a později i vestavěný blesk znamenal v podstatě již stav podobný dnešní situaci.
Pentax ME-F z roku 1981 byl první fotoaparát schopný automatického zaostřování (AF). Podle tehdejších zkušeností však zaostřoval poměrně špatně a snad proto velký komerční úspěch nezaznamenal. Přesto byl milníkem a průkopníkem, který ukázal cestu všem dnešním fotoaparátům s automatickým ostřením.
Princip automatického zaostřování je poměrně snadný. Zkusmo se motorem hýbe čočkou v objektivu vpřed a vzad, až je obraz na senzoru vyhodnocen jako maximálně ostrý, a tedy plný hran. DSLR nezaostřují pomocí hlavního senzoru (tak to dělají kompakty), ale pomocí specializovaných senzorů umístěných v tzv. zaostřovacích AF bodech. Často se také nevyhodnocují hrany, ale fázový posun obrazu, což ale na principu nic nemění. V každém případě to ale vyžaduje z těla fotoaparátu ovládaný motor v objektivu nebo hřídel z těla do objektivu a dále elektronicky ovládanou clonu, protože se dá efektivně ostřit jen při plně otevřené cloně.
Digitální obraz
Koncept vytvoření digitálního obrazu pomocí matice světlocitlivých prvků byl znám již poměrně dlouho. První pokus o digitální fotoaparát uskutečnila v roce 1975 firma Eastman Kodak, která použila tehdy nový CCD prvek vyvinutý v roce 1973 firmou Fairchild Semiconductor. Fotoaparát vážil 3,6 kg, byl jen černobílý, měl rozlišení 0,01 MPix (10.000 pixelů) a snímek byl ukládán na magnetofonový pásek. Záznam jednoho snímku trval kolem 20 vteřin. Byla to technická novinka, nikoliv však komerční produkt.
První skutečný digitální fotoaparát, který ukládal snímky jako opravdový obrazový počítačový soubor, byla v roce 1988 Fuji DS-1P. Ukládala snímky do vnitřní baterií napájené paměti 16 MB, nebyla však nikdy uvedena na trh. První komerčně dostupnou skutečnou digitální zrcadlovkou byl Kodak DCS-100 uvedený na trh v roce 1991. Ta nabídla rozlišení 1,3 megapixelů a stál kolem 20.000 USD. Od té doby začala vyrábět digitální zrcadlovky řada výrobců, například Canon, Nikon, Kodak, Pentax, Olympus, Samsung, Konica Minolta, Fujifilm, Sony, Sigma atd.
První skutečná DSLR Kodak DCS-100 byla postavená na těle filmové zrcadlovky Nikon F3, kde místo filmu byla CCD stěna. Měla rozlišení 1,3 MPix a snímky ukládala do přídavné bateriemi napájené paměťové jednotky (dole), kde byl vestavěn harddisk.
Příště se v kontextu historie podíváme na dnešní stav konstrukce SLR/DSLR.
