Сейчас просто не найдёшь в продаже мобильных телефонов без камеры и вспышки. Согласен, обе функции очень востребованы. Ну вот как можно пользоваться телефоном без фонарика?
Однако было время, когда сама конструкция вспышки отличалась настолько, что понять её назначение неподготовленному современному человеку было просто невозможно. Да ещё, ко всему прочему, такие устройства были опасны для здоровья.
Как же появились современные светодиодные вспышки и что нас ждёт в будущем? Попробуем ответить на эти вопросы в нашей статье.
Первые шаги
Между прочим, рассказы об опасности первых конструкций таких устройств совсем непустые слова. Ведь для освещения использовались различные химические вещества, которые хорошо горели и создавали яркий свет.
На тот момент такое решение было просто революционным, ведь фотографам приходилось работать только при хорошем естественном освещении, примерно с 10 до 15 часов. Причина проста — в пасмурную погоду или вечером хорошую фотографию сделать было крайне трудно.
По этой причине первые фотоателье, как правило, открывались в бывших художественных мастерских. Ведь там уже имелось хорошее естественное освещение. Так, в России, первое фотоателье, открытое изобретателем Алексеем Грековым в 1840 году, имело стеклянный потолок и окна.
В некоторых фотоателье даже имелись стеклянные стены, размещённые строго по сторонам света. Такие требования к освещению предъявлялись конструкцией первых фотоаппаратов. Кстати, для получения первых фотографий требовалось несколько минут, в течение которых клиент должен был сидеть неподвижно и не моргать.
Попытки использования осветительных приборов
Спрос, как известно, рождает предложение, и некоторые фотографы начали использовать осветительные приборы на основе негашёной извести (оксид кальция). Для получения яркого пламени использовалась горелка, куда подавались кислород и водород, а пламя направлялось на специальный цилиндр из оксида кальция. Цилиндр при этом мог нагреваться до белого каления и не плавился.
Понятно, что такое устройство было крайне опасно, ведь при малейшей утечке газов мог произойти взрыв. Поэтому такая горелка применялась только стационарно. Это не позволяло делать снимки различных событий, что сильно ограничивало возможности фотографии.
Однако инженеры того времени нашли решение проблемы, и примерно в 60-х годах XIX века предложили использовать для освещения магниевую ленту. При необходимости такая лента просто поджигалась спичками и сгорала примерно за минуту, выделяя яркий свет, очень похожий по спектру на свет Солнца.
Изобретение вспышки
Однако подобные устройства нельзя было назвать вспышкой в полном смысле, ведь они только светили за счёт сгорания различных веществ. Вспышка — это же очень ярко и практически моментально, и неудивительно, что в 1859 году английский физик и химик Уильям Крукс решил поджигать не ленту, а магниевый порошок с окислителями.
На первых порах инженеров преследовали неудачи и подобрать требуемое сочетание компонентов длительное время не получалось. Удалось это сделать в 1887 году немецким учёным Адольфу Митте и Джону Гедике. Они назвали свою смесь магния с бертолетовой солью: flash-powder. На русский язык это можно буквально перевести как порошок для вспышки или вспыхивающий порошок.
На некоторое время этот порошок стал основным источником искусственного света для фотографии. Примерно во всех фильмах, где действие происходит в конце XIX века и начале ХХ века, фотографы того времени использовали магниевую вспышку.
Для этого порошок насыпали на металлический держатель и поджигали его при помощи специального механизма. Порошок быстро сгорал. При этом выделялось не только много света, но и белый дым, который очень быстро заполнял помещение.
Хотя такой способ освещения для получения фотографии был довольно эффективным, но он также был очень пожароопасным и даже мог привести к травмам. Вдобавок ко всему, рассеявшись под потолком, облако белого дыма через некоторое время опускалось и пачкало одежду. Поэтому в то время фотографы, выполнив свою работу, стремились как можно быстрее покинуть помещение.
В противном случае им грозил крупный скандал!
По этим причинам съёмка со вспышкой была строго запрещена в различных публичных местах. Однако несмотря на все недостатки, магниевый порошок для вспышек применялся довольно долгое время, вплоть до середины ХХ века.
Причина такой популярности была простой — магниевый порошок был сравнительно дешёвым. Также при сгорании такой порошок давал мягкий свет, который плавно затухал. Нужно отметить, что такой эффект были не в силах повторить даже более современные модели вспышек.
Одноразовые лампы
Время шло, и магниевые вспышки с 1930 - х годов постепенно стали вытеснять флеш-лампы. Конструкция таких устройств была довольно проста. В запаянный стеклянный баллон, наполненным кислородом, помещалась горючая металлическая фольга или тонкий провод. Концы провода были выведены наружу.
Вся конструкция очень напоминала обычную лампу накаливания, внутрь которой была помещена фольга или проволока. Так оно и было, ведь флеш-лампа была одноразовой. Лампа могла выдавать яркую вспышку света, а затем перегорала.
При подаче напряжения на контакты, фольга или провод в лампе ярко вспыхивали. Этому также способствовало наличие внутри колбы кислорода. Причём из-за того, что газ находился под низким давлением, процесс был безопасен, и колба не взрывалась.
Разумеется, для следующего кадра лампу требовалось заменить, а это было не очень удобно. Однако производители нашли выход. Дело в том, что они предлагали покупателям флеш-кубики: устройства с четырьмя лампами.
Некоторые производители фототехники, например, компания General Electric предлагали целые картриджи, состоящие из 10 отдельных ламп. Эти лампы срабатывали последовательно, друг за другом, давая возможность делать до 10 фотографий без перерыва.
Ксенон
Постепенно такие одноразовые устройства были вытеснены по-настоящему многоразовыми электронными вспышками. Это произошло во второй половине ХХ века.
Первые модели многоразовых вспышек были с ксеноновыми лампами. Такая вспышка сначала накапливала электрический заряд в конденсаторе, а затем разряжала его на ксеноновую лампу: запаянную стеклянную трубку с газом, где размещались электроды. Ксенон был выбран потому, что он давал ровный и мощный световой поток со спектром, похожим на солнечный свет.
Для таких вспышек очень важна была синхронность работы. Ведь она должна была загораться одновременно с открытием затвора фотокамеры. В противном случае часть кадра могла остаться без освещения.
Для предотвращения такого эффекта вспышку и затвор синхронизировали. Однако в некоторых случаях сделать достаточную выдержку синхронизации не представлялось возможным. Для этого инженеры разработали технологию высокоскоростной синхронизации, при которой вспышка дела не один мощный импульс, серию, состоящую из нескольких слабых импульсов.
В современных вспышках похожее решение также применяется и называется Trough The Lens (TTL). Сначала вспышка делает слабый импульс. Затем по этому импульсу камера автоматически рассчитывает нужные настройки мощности и передаёт информацию вспышке. Только после этого происходит съёмка.
Светодиоды
На смену электронным пришли светодиодные вспышки. Разумеется, количество света, которое выделяют светодиоды, намного меньше, чем дают ксеноновые лампы, но всё же его достаточно для получения фотоснимка при соблюдении некоторых условий.
Конечно, профессиональные фотографы по-прежнему используют электронные вспышки с импульсными лампами, но светодиодные вспышки всё же заняли свою нишу. Думаю, что всё уже догадались где. Да, речь дальше пойдёт о мобильных телефонах с камерами!
Развитие мобильной фотографии
Хотя сейчас смартфон без камеры и вспышки мало кто может себе представить, но всего двадцать пять лет назад таких устройств ещё не выпускалось. В начале нулевых производители выпускали только первые модели телефонов с камерами. Одним из первых коммерчески успешных мобильных телефонов со встроенной камерой стал Sharp J-SH04.
Конечно, камера была довольно посредственной, как и фотографии, которые она снимала. Как видно на картинке, эта модель не была оснащена вспышкой.
Первым мобильным телефоном, оснащённым камерой со вспышкой, стал Sony Ericsson T68i. Причём камера была отдельным устройством, которое присоединялось к телефону через специальный порт. Конечно, качество сделанных фотографий, как говорится, оставляло желать лучшего.
Встроенная камера со светодиодной вспышкой впервые появилась в Sharp J-SH53 и случился этот технологический прорыв в 2003 году. Конечно, в этой модели источником света был только один светодиод, но его света вполне хватало для получения снимков. Впрочем, в то время многие похожие модели также оснащались одним светодиодом.
Ксенон в мобильниках
Разумеется, что компании боролись за потребителей и инженеры на этом не остановились, а продолжили свои разработки. Для улучшения качества снимков некоторые компании даже применяли совершенно нестандартные решения. Так, один из лидеров рынка мобильных устройств, компания Nokia в 2007 году представила первую модель сотового телефона, оснащённого ксеноновой вспышкой – N82.
Однако, хотя такое решение обеспечивало лучшее качество, подобные устройства вскоре были вытеснены с рынка камерофонами, оснащёнными светодиодными вспышками. Причины этого вполне понятны: ксеноновые лампы потребляли больше энергии, занимали много места и требовали некоторого времени для перезарядки. Понятно, что светодиодные источники света были намного практичнее, да к тому же разработчики продолжали их совершенствовать.
Светодиоды побеждают!
Стараясь улучшить характеристики, инженеры начали экспериментировать с несколькими светодиодами, что давало более равномерное освещение объекта для съёмки. Такое решение было применено в iPhone 5S, выпущенном в 2013 году, и позволяло заметно улучшить цветопередачу и яркость.
Компания Apple назвало такую функцию: true tone (истинный тон). Звучит это, конечно же, красиво, но здесь легко и запутаться. Ведь так ещё называется функция изменения цветовой температуры у экранов мобильных устройств в зависимости от условий освещения.
Итак, благодаря наличию двух светодиодов, один из которых выдаёт тёплый, а другой холодный свет, удалось значительно улучшить качество снимков. Фото получались более естественными за счёт автоматического выбора спектра освещения в зависимости от условий внешней среды.
В современных смартфонах применяются вспышки, состоящие из трёх или четырёх светодиодов. Также для получения более качественных снимков, вспышка работает в комплексе с камерой. Такое решение позволяет камере автоматически выбирать различные режимы работы, учитывая расстояние до объекта и его форму.
Заключение
Нужно отметить, что в современной вспышке для смартфона уже не узнать первые устройства для получения качественных фотографий в условиях низкой освещённости. Причём менялись как источники света, так и сами камеры.
Был очень быстро пройден большой путь от простых устройств, требующих точной ручной настройки, до интеллектуальных современных камер. Успехи в оптике, микроэлектронике и в разработке нейронных процессоров, позволяют делать снимки и видео на смартфоны практически профессионального качества. Несомненно, что дальнейшее развитие в этих областях позволит ещё больше улучшить эти технологии.
