Sukurtas fotoaparatas, kuriame visiškai atsisakyta tradicinio fotografavimo principo.

Pritaikyti naujausi elektronikos ir elektromagnetinio vaizdo įrašymo technikos laimėjimai.

Įrašytus į diską vaizdus galima rodyti televizoriuje arba atspausdinti ant popieriaus.

Elektronika j fotografiją skverbiasi įvairiais keliais. Pirmiausia sukurti elektroniniai eksponometrai fotografuojamų objektų apšviestumui matuoti, po to išrastos elektroninės ekspozicijos trukmės valdymo priemonės, po to panašios priemonės blykstei valdyti.

Ši elektronika iki pastarojo meto nekeitė paties fotografavimo principo, kai šviesa nukreipiama į juostą ar plokštelę, padengtą šviesai jautriomis medžiagomis, ir įvyksta cheminė reakcija, fiksuojanti vaizdą juostoje. Iki šiol šviesai jautrioms medžiagoms gaminti naudojami sidabro junginiai, kasmet vis labiau deficitiniai. Todėl mokslinio tyrimo įstaigos visame pasaulyje kuria fotografijos metodus, kuriems nereikėtų sidabro junginių. Siūlomos naujos cheminės medžiagos juostoms padengti, nauji ryškalai ir fiksažai. Tai – tiesioginis kelias į besidabrę fotografiją, nekeičiant tradicinio, 160 metų senumo fotografavimo būdo.

Bet gal geresnis yra aplinkinis kelias: pakeisti seną fotografavimo principą visiškai nauju – elektroniniu?

Bandydami įgyvendinti tokią idėją, Japonijos firmos „Sony“ specialistai suprojektavo visiškai elektroninę fotografijos sistemą, pavadintą MAVICA (angliškų žodžių „Magnetic Video Camera“ – magnetinė vaizdo kamera – pirmosios raidės). Jai pritaikyti naujausi elektronikos ir elektromagnetinio vaizdo įrašo technikos laimėjimai. Su tradicine fotografavimo technika MAVICA neturi beveik nieko bendra.

Norinčiam fotografuoti su MAVICA reikalingos trys priemonės: fotoaparatas „Mavica“, vaizdo procesorius „Mavipak“, leidžiantis aparatu užfiksuotus vaizdus matyti televizoriuje, ir nuotraukų spausdintuvas „Mavigraph“, kuriuo padaroma kiek norima nuotraukų. Žiūrėti vaizdus ar spausdinti nuotraukas galima tuoj pat po nufotografavimo. Gaunamos fotografijos ir vaizdai esti spalvoti.

Kokia šios elektroninės sistemos esmė?

Pirmiausia fotoaparatas. Jis iš išorės labai panašus į tradicinį 35 mm juostos aparatą: naudojami tokie pat objektyvai. „Mavica“ aparato viduje viskas yra skirtinga. Vietoj fotografinės juostos į aparatą dedamas „Mavipak“ magnetinio vaizdo įrašo diskas, labai panašus į lanksčius mikrokompiuterių diskus informacijai užrašyti ir saugoti.

Vaizdas, patenkantis per objektyvą į aparato vidų, fokusuojamas į integrinės schemos CCD paviršių (CCD-Charge-Coup led Device, t. y. krūvių komutacijos įtaisas). Schema vaizdo detales verčia elektriniais impulsais, kurie greitai paverčiami vaizdo signalu, įrašomu į „Mavipak“ diską. Taigi MAVICA veikia analogiškai kaip videomagnetofonas ir taikomi tie patys principai, tačiau vietoj vakuuminio vaizdo keitiklio panaudota schema CCD. Tai 11X12,1 mm dydžio integrinė schema. Vaizdas fokusuojamas į 6,6X8,8 mm šviesai jautrų plotą. Jo skiriamoji geba labai didelė, nes tą plotą sudaro 570X488 taškelių – vaizdo elementų. Signalai iš šviesai jautraus ploto į schemos įsiminimo zoną perduodami po ekspozicijos, kol trunka šviesai jautraus ploto tuščioji pauzė. Po to, paveikus elektroninės schemos laikrodžio impulsams, vaizdas persiunčiamas iš saugojimo zonos į skaitymo registrą (jau po tuščiosios pauzės). Spalvų signalai sudaromi, leidžiant vaizdo spindulius per filtrą su raudonomis, žaliomis ir žalsvai melsvomis juostelėmis.

Integrinė schema CCD sukonstruota taip, kad būtų galima pasinaudoti siauro kanalo efektu, t. y. kuomet MOP tranzistoriaus elektrodas susiaurinamas iki maždaug 2 µm, skersai jo galima pakeisti elektrinį potencialą, jei jis paveikiamas šviesa. Tai ir sudaro schemos jautrumo šviesai mechanizmą. Kadangi kanalai labai siauri, schemoje įmanoma šviesai jautrius elementus išdėstyti labai tankiai ir paprasta eile. Be to, nesudėtinga geometrija leidžia sužadinimo schemą supaprastinti iki elementarių, dviejų fazių skaitmeninių laikrodžių, kurie sunaudoja labai mažai energijos.

Kai šviesa krinta tiesiai į CCD schemą, jos spektrinė reakcija (jautrumas plačiai spalvų gamai) yra labai gera. Tačiau elektronų perteklius, nutekantis iš vieno šviesai jautraus elemento į kaimyninius, išplauna vaizdą, jis darosi neryškus. Norint to išvengti, į schemą įkomponuotas elektronų pertekliaus drenažas. Aparato kūrėjai teigia, jog elektronų nuvedimas vos vos sumažina schemos jautrumą.

Antra svarbi aparato dalis yra vaizdo įrašymo diskas. Jis padengtas magnetiniu sluoksniu ir dedamas į fotoaparatą. Diskas užmaunamas ant pavaros ašelės, kuri jį suka pastoviu 60 aps/s greičiu. Kad greitis nesikaitaliotų (tai labai svarbu vaizdo kokybei), mažutį varikliuką valdo atitinkama servoschema.

Taigi diskas sukasi labai greitai. Iš pradžių manyta, kad dėl to jis gali pradėti drebėti ar išlinkti dėl pasireiškiančių aerodinaminių ir išcentrinių jėgų. Tačiau diską prie įrašymo galvutės patikimai glaudžia kreipiančioji plokštelė. Dėl jos netgi susidaro maža oro pagalvė, laikanti diską pastoviame atstume (0,07 µm) nuo įrašymo galvutės. Tuo būdu diskas sukasi stabiliai, ir jo nereikia spausti prie galvutės. O tai savo ruožto apsaugo diską nuo bereikalingo dėvėjimosi.

Vaizdo įrašo ir atgaminimo kokybei taip pat labai svarbu tiksli galvutės padėtis išilgai įrašymo takelio. Jei vienas kito atžvilgiu jie nukrypsta daugiau kaip 10 µm, signalo ir triukšmo santykis tampa neleistinai blogas, ir vaizdo kokybė iškart blogėja. O tikslią padėtį išlaikyti labai sunku — vien dėl temperatūros svyravimų paklaida gali būti iki 30 µm. Tad į konstrukciją teko įjungti galvutės padėties paklaidos ištaisymo schemą.

MAVICA įrašo diskas yra apskritas plonos plastmasės lakštas, padengtas magnetine medžiaga. Jis įdėtas į plastmasinį maždaug 60X54X3 mm dydžio voką. Viskas tesveria apie 8 gramus.

Vaizdo įrašą diske galima ištrinti, todėl diskas tinka daugkartiniam fotografavimui.

Pirmoji nuotrauka įrašoma į kraštinį disko takelį, likusios – iš viso galima įrašyti 50 nuotraukų – į takelius, artėjant į disko centrą.

Kad diskas būtų kuo mažesnis, konstruktoriai magnetiniam sluoksniui panaudojo feromagnetinio lydinio miltelius. Jų sluoksnis yra tankesnis negu metalo oksido; įrašas taip pat tankesnis, o disko skersmuo atitinkamai mažesnis. Tačiau, norint gauti labai tankų kokybišką įrašą, disko paviršių reikėjo padaryti itin lygų. Tuomet sumažėja moduliacijos triukšmas ir neprarandama trumpųjų šviesos bangų spektro dalis. Disko „Mavipak” nelygumai siekia tik 0,05 µm, todėl magnetiniai parametrai labai tolygūs, per visą diską argaminimo lygis išilgai takelio skiriasi ne daugiau kaip 1 dB. Dėl to pavyksta įrašyti net 0,8 µm (3,75 MHz dažnio) bangos ilgio signalus.

Kad būtų gauta nuotrauka, nenusileidžianti padarytai tradiciniu būdu, vaizdo signalai pereina daug keitimo ir apdorojimo pakopų.

Trumpai jas paminėkime.

Antai vaizdų nebus įmanoma atgaminti jei šviesos ir spalvų signalai neturės geros skiriamosios gebos ir didelio signale ir triukšmo santykio. Įvykdyti tas sąlyga nelengva, nes vietos aparate nedaug ir nėra kur išdėstyti sudėtingų schemų.

Kad būtų kuo paprasčiau, MAVICA sistemoje pritaikytas vieno takelio, vienas po kito sekančių signalų įrašymo būdas, Raudonas-žalias bei mėlynas-žalias signalai įrašomi ne kartu, o vienas paskui kitą, sujungti su šviesios ir sinchronizavimo signalais. Tai 50 % sumažina vertikalią spalvų skiriamąją gebą, bet vartotojas to nejaučia, nes horizontali geba yra dar mažesnė (ją riboja spalvų signalo plotis, sudarąs tik 1 MHz).

Šis aprašymas skamba sudėtingai, bet vaizdas aparate fiksuojamas gana paprastai. Kuomet fotografas nukreipia aparato objektyvą į norimą objektą, jo vaizdą CCD schema paverčia analoginiu elektroniniu signalu. Jis dalijamas į keturias dalis – šviesio, raudonos, žalios ir melsvos spalvų – pertraukimo ir praleidimo schemomis. Žalias bei melsvas signalai sujungti duoda mėlyną signalą, ir visi jie perduodami į tarpinius stiprintuvus. Iš jų sustiprinti signalai (šviesio, raudonos, žalios ir mėlynos spalvos) patenka į dažnio moduliatorių.

Matricinėje schemoje spalvų signalai paverčiami spalvų skirtumo (raudonos-žalios ir mėlynos-žalios) signalais ir eilute įvedami į antrąjį dažnio moduliatorių. Po to filtrais susiaurinama jų dažnio juosta. Jie vėl sustiprinami ir tokia forma įrašomi į vaizdo diską. Fotografavimas baigtas.

Norint pamatyti nuotraukas, reikia paimti antrąją sistemos dalį – atgaminimo procesorių „Mavipak“, prijungti jį prie televizoriaus ir įdėti į jį įrašytą diską.

Procesoriuje yra tokia pati magnetinė galvutė. Bet įrašymo galvutė gali judėti tik išilgai takelių bei pasistumti per vieną takelį centro link. O atgaminimo galvutė gali būti pastatyta prieš bet kokį takelį. Žodžiu, parodyti televizoriuje galima bet kokią nuotrauką, o ne iš eilės.

Speciali schema matuoja, kurioje disko vietoje signalas yra stipriausias, ir būtent prieš ją laiko galvutę. Kiekviename takelyje įrašyta po vieną nuotrauką. Ją sudaro 262,5 vaizdo eilutės. Kadangi įrašytieji vaizdai yra nejudrūs (nuotraukos), takelio įrašas atgaminamas vėl ir vėl, kol nuotrauka žiūrima televizoriuje. Atgaminant signalas truputį modifikuojamas, kad atitiktų standartinį televizijos vaizdo signalą (sistemą NTSC, PAL ar SECAM). Kaip žinia, standartinis signalas turi žymiai daugiau eilučių (antai NTSC signalas — 525 eilutės). Todėl kiekviena papildoma eilutė sintezuojama pagal informaciją, esančią gretimose eilutėse.

„Mavipak“ disko skiriamoji geba kol kas visa neišnaudojama (240 horizontalių eilučių, kai galima 350 eilučių). Tad ateityje, matyt, bus įmanoma pagerinti vaizdo kokybę.

Pamatyti vien televizoriuje nuotraukas yra mažoka. Tokia aparatūra dar negalėtų vadintis fotografijos sistema. Todėl „Sony“ firmos specialistams teko išmokti padaryti nuotraukų įrašo kopijas ant popieriaus. Tam sukurtas trečiasis sistemos aparatas — spausdintuvas „Mavigraph“. Jame spalvotojo vaizdo signalai tampa spalvų spausdinimo komandomis, ir terminio kopijavimo būdu padaromi 10X16 cm dydžio atspaudai. Beje, tuo pačiu spausdintuvu galima atspausdinti ir atskirus videomagnetofono įrašų kadrus, nes „Mavigraph” įtaisas priima ir RGB (raudonus, žalius ir mėlynus) televizijos signalus, ir kompozicinius videoįrašo signalus.

Į spausdintuvą galima įleisti paprasčiausią rašomojo popieriaus lakštą, nors specialiame, dengtame poliesteriniu sluoksniu, gaunamos geresnės kopijos. Popierius priglaudžiamas prie spausdinimo velenėlio. Prie popieriaus prispaudžiama terminio spausdinimo galvutė. Tarp jų yra juostelė su dažais. Sukantis velenėliui su popieriumi, juostelė traukiama tokiu pat greičiu virš spausdinimo galvutės.

Vaizdo signalų stiprumas lemia, kiek įkais galvutė ir tuo pačiu kiek dažų bus išgarinta ir perkelta ant popieriaus. Spausdinama keturiomis spalvomis — geltona, ryškiai raudona, žaliai melsva ir juoda. Tai spausdinimo ekvivalentai, atitinkantys vaizdo signalo dalis — mėlyną, žalią, raudoną ir juodą. Kiekvienai spalvai yra savo dažų juostelė, ir spalvos perkeliamos iš eilės, kaip įrašytas elektroninis vaizdo signalas. Iš pradžių atspausdinama visa geltonoji nuotraukos dalis. Tuomet velenėlis pasisuka į pradinę padėtį, ir raudonų dažų porcija perkeliama ant būsimos nuotraukos ir pan. Galima spausdinti ir juodai baltas kopijas. Tuomet naudojami tik juodi dažai. Atspausdinta nuotrauka padengiama permatoma plastmase, kad vaizdas taptų ryškesnis ir patvaresnis.

Spausdintuvas juda vertikaliomis linijomis iš kairės į dešinę (o ne horizontaliai, kaip televizoriuje skleidžiamas vaizdas). Nuotrauka spausdinama apie 5 minutes.

Terminė „Mavigraph” galvutė turi 512 elementų paviršių. Kompaktiška galvutė buvo sukurta, pagaminus specialias integrines schemas. Vienoje tokioje schemoje yra 32 perstūmimo ir saugojimo registrai bei tiek pat sužadinimo tranzistorių. Galvutėje sumontuota 16 tokių schemų.

Ypatingas spausdintuvo bruožas, kad jis gali atspausdinti bet kokią televizijos, videoįrašo ar kompiuterio grafinio vaizdo kopiją. Beje, kiekvienas spalvų signalas gali būti atskirai sustiprinamas ar susilpninamas. Todėl įmanoma kūrybiškai eksperimentuoti ir išgauti neįprastus spalvų efektus. Kai kurie specialistai tvirtina, kad greit bus galima kalbėti apie naują srovę vaizdų kopijavimo technikoje — mavigrafiją, kaip kad dabar yra kserografija.

Ir dar vienas MAVICA sistemos bruožas yra tas, kad aparatu nufotografuotus vaizdus galima perduoti į „Mavigraph“ spausdintuvą, kai jis stovi kur nors toli. Signalai perduodami telefono linijomis. Dėl riboto pralaidumo signalai telefonu perduodami gana lėtai, todėl prie spausdintuvo tenka prijungti papildomą signalų kaupiklį, iš kurio sukauptas nuotraukos įrašas pateikiamas į spausdintuvo procesorių.

Sistema MAVICA kol kas tebėra inžinerinio eksperimentavimo ir patikrinimo fazėje. Tačiau idėjos, panaudotos ją kuriant, yra perspektyvios ir vertos specialistų dėmesio.

Parengė V. NARVILAS

Žurnalas „Mokslas ir technika“

1985, Nr. 3